Диссертация (1173118), страница 4
Текст из файла (страница 4)
[7-10, 1516, 49-52, 88].1.2. Применение системы ANSYS для решения инженерных задачВ наше время происходит очень быстрое развитие вычислительной техники и внедрение ее во многие сферы человеческой жизни. Поэтому специалист из любой отрасли должен владеть необходимыми знаниями компьютернойтехники. Невозможно представить современного инженера без знания системавтоматического проектирования, производства и инженерного анализа.
Такиеинженерные программы как AutoCAD, DUCT, Pro/Engineer, Unigraphics иSolidsWorks широко используются для компьютерного моделирования изделий,создания чертежей. Но эти программы не обладают развитыми средствами инженерного анализа. Поэтому были созданы системы инженерного анализа, такие, как ABAQUS, ANSYS, COSMOS, I-DEAS, NASTRAN и другие. Данныепрограммы позволяют не только выполнять качественное моделирование, но иисследовать разработанные системы на внешние воздействия в виде распределения напряжений, температур, скоростей, электромагнитных полей и т.д.
Использование этих программ позволяет проектным организациям сократить циклразработки, снизить стоимость изделий, повысить качество продукции [40].Одной из самых распространенных программ сегодня для решения инженерных задач является программа ANSYS.ANSYS – это универсальная программная система конечно-элементногоPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com19(КЭ) анализа, разработанная американской компанией Ansys Inc, существующая и развивающаяся на протяжении последних 35 лет. Данная компания такжевыпустила другие системы КЭ моделирования, в том числе DesignSpace, AISolutions (NASTRAN, ICEM CFD); предназначенные для использования в болееспецифических отраслях производства [115].Программа ANSYS широко используется в сфере автоматических инженерных расчетов (CAE, Computer-Aided Engineering) и КЭ решения линейных инелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твердого тела и механики конструкций (включая нестационарные геометрически и физически нелинейные задачи контактного взаимодействия элементов конструкций), задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей.
Моделирование и анализ в некоторых областях промышленностипозволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа«проектирование – изготовление – испытания». Система работает на основегеометрического ядра Parasolid [46].Программная система ANSYS является довольно известной CAEсистемой, которая в настоящее время используется на таких известных предприятиях, как ABB, BMW, Boeing, Caterpillar, Daimler-Chrysler,Exxon, FIAT,Ford, БелАЗ, General Electric, Lockheed Martin, MeyerWerft, Mitsubishi, Terex,JCB, Siemens, Shell, Volkswagen-Audi и др., а также применяется на многих ведущих предприятиях промышленности РФ, пример, ГУП НИИМосстрой,Смолмаш и т.д.
[115].Предлагаемые фирмой ANSYS средства численного моделирования ианализа, удобны для пользователя, совместимы с другими пакетами, работаютна различных платформах и позволяют решать связанные задачи механики ифизики. Первая версия программы сильно отличалась от последних версий.Она касалась только решения задач теплопередачи и прочности в линейной постановке, а так же работала в пакетном режиме и лишь на супер-ЭВМ.Далее, в связи с внедрением новой вычислительной технологии и реали-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com20зацией запросов пользователей, в начале 70-х годов XX века в систему быловнесено множество изменений, новых аппаратных средств, которые были освоены программными разработками компании в течение нескольких лет.В конце 70-х гг.
существенным дополнением к системе ANSYS явилсяинтерактивный режим работы. Это значительно упростило процедуры созданияКЭ модели и оценку результатов (пре- и пост-процессорная обработка). Сталовозможным использовать интерактивную графику для проверки геометрии модели, заданных свойств материала и граничных условий перед началом расчета.Графическая информация могла быть сразу же выведена на экран для интерактивного контроля результатов решения [46, 115].27 января 2016 года стала доступна для загрузки версия 17.0 программного комплекса ANSYS. В составе новинки большое количество изменений, какпо технической части, так и в лицензионной политике.
По заявлению разработчиков эта версия разрабатывалась с единственной целью – улучшить опыт инженерного моделирования и ускорить получение результатов при разработкеизделий на порядок, т.е. в 10 раз и более. Подобное увеличение эффективностии производительности во всех физических дисциплинах и инженерных приложениях, представленных в программных продуктах ANSYS, поможет вывестипродукты на рынок быстрее и уменьшить затраты на их разработку, как следствие - оставить конкурентов позади [115].Основными аспектами, которые отражают совершенствование технологии, являются [115]:1.
Перекрывающие сетки для расчетов с подвижной геометрией, которые позволяют обходиться без перестроения сетки.2. Включена поддержка сжимаемых течений в Adjoint Solver, усовершенствован инструмент Design Tool.3. Модель излучения Monte Carlo стала доступна для ANSYS Fluent.4. Для расчета лопаточных машин реализован подход Harmonic Analysis,дополняющий семейство подходов Transient Blade Row (TBR).5. Новая модель турбулентности Stress-BSL.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com216. Динамический двусторонний FSI на основе CFX теперь осуществляется с использованием Systems Coupling.7. Возможность использования профилей для задания поступательного ивращательного движения границ.8. Описание движения динамических объектов теперь возможно относительно других подвижных объектов.9.
Для удобства пересчета углов поворота динамических объектов воFluent стал доступен калькулятор ориентации.10. Модернизация интерфейса.11. Ускорение параллельных процессов (возможность распределения модельных уравнений и процедур на отдельные процессорные ядра; 64х битнаяадресация при фрагментации сетки).В версии Ansys 14.5 – одним из главных нововведений для прочностныхрасчетов являются инструменты для анализа механики разрушения в интерфейсе Mechanical. Так же в модуле для расчета композитов ANSYS CompositePrepPost (ACP) теперь можно каждую деталь в сборке подготовить к расчету вотдельном приложении ACP (Pre), а затем объединить их в одном прочностномрасчете.
Был доработан и сам интерфейс Mechanical. Произошло изменениеструктуры файлов результатов, которое привело к значительному уменьшениюих размера [115].В обновлении ANSYS CFX, отмечаются улучшения, касающиеся новыхподходов к расчету проточной части турбомашин, именуемых методами нестационарного лопаточного венца (Transient Blade Row). Наиболее важным и долгожданным нововведением в ANSYS ICEM CFD является его интеграция в среду Workbench с возможностью управления при помощи входных параметров [6,115].В области высокочастотных расчетов изменения в лучшую сторону затронули пакет для электромагнитного моделирования HFSS.
Так, например, гибридная технология, совмещающая в себе решения FEM (метод конечных элементов) и MoM (метод моментов), теперь позволяет анализировать устройстваPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com22связанные между собой проводником, что в свою очередь позволяет разработчикам СВЧ устройств более реалистично подходить к решению задач. Появилась полноценная интеграция программы HFSS с модулями Mechanical (SteadyState Thermal - модуль теплового анализа) и Mechanical (Static structural – модуль деформаций).
К основным улучшениям для создания КЭ сеток вWorkbench Meshing в версии 14.5 можно отнести автоматизацию рутинныхопераций, улучшение алгоритмов. Для ускорения работы с большими сеткамиразработчики добавили режим отображения управляющих элементов построения сеток без самой сетки. Теперь можно настраивать фильтры для отображения дерева модели [115].1.3. Анализ условий работы элементов системы охлаждения двигателядорожно-строительных машин1.3.1. Влияние температуры и атмосферных условий надолговечность элементов системы охлаждения двигателядорожно-строительных машинВо время эксплуатации дорожно-строительные машины подвергаютсявнешним воздействиям, которые значительно изменяются при их работе в различных климатических зонах.
Критерием районирования территории страныявляется температура окружающего воздуха (табл.1.1).Иногда такие внешние воздействия могут значительно превышать уровень, установленный техническими условиями, что приводит к внезапным отказам. Для их исключения необходимо учитывать внешнее воздействие припроектировании и эксплуатации техники. Наибольшие воздействия на работоспособность и долговечность дорожно-строительных машин оказывают: низкаяи высокая температура, повышенная влажность среды, загрязненность атмосферы, сильный ветер, солнечная радиация, дождь, снег, туман, обледенение,плесень, насекомые, грызуны и т.д. [18, 42, 111].PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com23Таблица 1.1 – Основные характеристики климатических районов [29, 30]Средняя месячнаяКлиматический районтемпература воздуха,°СНаименованиеІ*І І*ЯнварьИюльОчень холодный-50…-30+2…+18-10…100Холодный-30…-15+2…+25-1…10Арктический приполюсный-33…-28-1…0>900…2Арктический восточный-28…-180…+8>800…0,1Арктический западный-30…-2-1…+12>800…3Умеренно холодный-30…-15+6…+25-0…0,1Умеренный-115…-8+8…+25<80-Умеренно влажный-15…-10≥80-<70-+10…+20+16…+2Умеренно теплый-8…-4Умеренно теплый влажный-8…-4+16…+25≥70--4…0+16…+25<70-0…+4+20…+25>70-Жаркий сухой-15…+4+25…+30<20-Очень жаркий сухой-4…+4<20-Умеренно теплый с мягкойзимойТеплый влажный5≥30І* – средняя месячная относительная влажность воздуха в июле в 13 ч, %;І І* – число дней в году с минимальной температурой воздуха ниже -45°С, сут.В России наибольшее влияние на работоспособность и долговечностьмашин оказывают низкие температуры, так как при таких температурах наблюдается: снижение ударной вязкости металла, потеря пластичности полимерныхматериалов, затвердевание и охрупчивание резинотехнических изделий, увели-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com24чение вязкости дизельного топлива, застывание смазочных материалов, консистентных смазок и рабочих жидкостей, ухудшение запуска ДВС, ухудшениеусловий труда и т.д.
Существует стандарт СП 12-104-2002, который устанавливает рекомендуемые требования и положения, способствующие снижению издержек при эксплуатации дорожно-строительных машин в зимний период [73,101].Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в большинстве случаев носит диаметрально противоположный характер. Более того,при быстром изменении этих температур в течение короткого промежутка времени (в течение суток или нескольких часов) увеличивается эффект их вредного воздействия на машины.Тепловые воздействия оказывают влияние как снаружи (солнечная радиация, тепло от близко расположенных источников), так и внутри системы (выделение тепла электронными схемами, при трении механических узлов, химической реакции и др.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
