МУ Ansys (1247045), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Спомощью компонент легко задавать граничные условия и контакт. В данной задаче примем следующую нумерацию компонент: заготовка будет иметь 1, матрица2, прижим 3 и пуансон 4.Последовательность решения задачиВ процедуре решения задачи подробно описаны только те действия, которые не выполнялись ранее.1. Определение имени задачи – “Draw”.2. Создание модели (Preprocessing).2.1.

Определение типа задачи – Structural, LS-DYNA Explicit. (M:Preprocessor Preferences…).2.2. Построение геометрической модели.Геометрическая модель в данной задаче определяется срединными поверхностями оболочек. Построение трехмерной модели можно выполнить несколькими способами. В настоящей задаче удобно срединные поверхностизаготовки и прижима задать непосредственным построением, а срединныеповерхности матрицы и пуансона построить по следующему алгоритму:51сначала строим объем в виде полого цилиндра, затем удаляем внутреннийобъем и внешние ненужные поверхности, потом скругляем сопряженныеповерхности радиусом.Для удобства построения начало координат следует совместить с центромсерединной поверхности заготовки, а ось OZ направить воль оси симметрии.

В этом случае ось OX будет находиться в плоскости сечения, а ось OYнаправлена перпендикулярно плоскости сечения. Поскольку задача осесимметричная, достаточно построить ¼ трехмерной модели.Не забывайте сохранять базу данных после каждого удачно выполненногопункта!!!Все численные значения, использованные ниже при построении, справедливы для диаметра заготовки 200 мм. Пользователю следует построить модель и рассчитать необходимые размеры самостоятельно2.2.1.

Построение поверхности прижима Построение поверхности с координатой z=0M: Preprocessor Modeling +Create +Areas +Circle Partial Annulus(WP X=0, WP Y=0, Rad-1=65, Theta-1=0, Rad-2=100, Theta-2=90, OK) Перемещение построенной поверхности на 2 мм вдоль оси OZM: Preprocessor Modeling +Move/Modify +Areas  Areas(Выбрать поверхность, OK, DZ=2, OK)Перейдя к трехмерному изображению и повернув изображение, убедитесь, что поверхность передвинута относительно начала координат.2.2.2.

Построение поверхности заготовки.Для удобства создания сетки КЭ представьте заготовку в виде совокупности двух поверхностей – круга радиусом, равным плоской части пуансона и кольца, составляющего остальную часть. После построения этихдвух поверхностей не забудьте их склеить (Glue)2.2.3. Построение поверхности пуансона Построение объема пуансона с координатой z=0M: Preprocessor Modeling +Create +Volumes +Cylinder  PartialCylinder(WP X=0, WP Y=0, Rad-1=0, Theta-1=0, Rad-2=55, Theta-2=90, Depth=80,OK) Перемещение построенного цилиндра на 2 мм вдоль оси OZ Удаление объемаM: Preprocessor Modeling +Delete  Volumes OnlyВыбрать объем, OK.Восстановить изображение (U: Plot, Areas) Удаление ненужных плоскостей ¼ цилиндра (верхней и боковых)Поскольку необходимо удалить не только плоскости, но и принадлежащие им ненужные линии воспользуйтесь +Delete  Areas and Bellow Построение скругления пуансонаM: Preprocessor  Modeling +Create +Areas  Area Fillet52(Выбрать две поверхности, OK, RAD=7.5, OK) Процедура скруглениязанимает некоторое время.2.2.4.

Построение поверхности матрицыПоверхность матрицы строим аналогично поверхности пуансона. Величину Depth (глубина) следует задать отрицательной, перемещение построенного объема также производится в отрицательном направлении.Кроме нижней и двух боковых плоскостей, у матрицы следует удалитьтакже внешнюю цилиндрическую поверхность.Полученная физическая модель должна иметь вид, подобный изображенному на Рис. 12. (числа на рисунке – количество КЭ на каждой линии).Запомните геометрическую модель в файле geom..db12111261612125/45/4612241261212211Рис. 12Рис. 13.2.3. Определение типа и формулировки КЭ (Element Type).Существует всего один оболочечный КЭ, доступный в явной постановкезадачи – Thin Shell163 (тонкая оболочка).

В свойствах этого КЭ необходимо указать его формулировку (Option). В данном случае рекомендуется“Belitschko-Wong”.2.4. Задание параметров КЭ (Real Constants).В параметры КЭ входят: Сдвиговой фактор: SHRF=5/6; количество точекинтегрирования по толщине КЭ: NIP=3 и толщина КЭ в каждом из 4-х узлов: Ti=1 мм.2.5. Задание свойств материала (Material Props).53Каждый компонент модели (Part) будет иметь свой материал, то есть всегоих будет 4.Модель материала заготовки (1) – пластичность с кинематическим упрочнением (LSDYNA, Nonlinear, Inelastic, Kinematic Hardening, Bilinear Kinematic).Задать значения плотности – DENS, модуля упругости – EX, коэффициентаПуассона – NUXY, предела текучести и модуля упрочнения в соответствиис исходными данными в указанной ранее системе единиц.Модель материала матрицы (2), прижима (3) и пуансона (4) – твердое тело(Rigid Material)Плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона – такие же, как узаготовки.

Кроме того, необходимо задать ограничение степеней свободыдля твердых тел. Например, пуансон может перемещаться только вдоль осиZ, поэтому для него ограничиваются перемещения (translational) вдоль осейX и Y (X and Y disps) и все повороты (rotational) All rotations.Задав свойства материала один раз для матрицы можно затем использоватьинструмент Edit, Copy для создания материала прижима и пуансона.

Не забудьте изменить ограничения на степени свободы.Запомните модель в файле mater.db2.6. Разбиение модели на КЭ (Meshing).2.6.1. Перед разбиением надо указать для соответствующих поверхностейтип КЭ, их параметры и материал. В нашем случае для поверхностей,принадлежащих разным компонентам (Parts) модели, различаться будуттолько номера материалов.Разбиение надо проводить в том порядке, в котором заданы номеракомпонент и материалов: 1 – заготовка, 2 – матрица, 3 – прижим, 4 –пуансон.2.6.2. Так как ANSYS/ED имеет ограничение по количеству КЭ, то рекомендации по разбиению сетки (параметр NDIV) приведены ниже (см.Рис.

13): заготовка: все дуги 24 КЭ, боковые линии внешнего кольца – по 22,боковые линии внутреннего круга по 5 элементов со сгущением (параметр SPACE) 4; матрица: на прямые линии по 1 КЭ, на дуги по 12, а на скругления 6; прижим: на прямые линии по 1 КЭ, а на дуги по 12; пуансон: на прямые линии вертикальные вдоль оси Z по 1 КЭ, напрямые на дне пуансона по 5 элементов со сгущением 4, на дуги по12, на скругления по 6.2.6.3.

Для упрощения выбора нужных поверхностей и линий следует пользоваться инструментом выбора частей геометрической модели по координатам. Так для выбора поверхностей, относящихся только к заготовкеможно воспользоваться следующей последовательностью команд: U: Select  Select Entities… В окне Areas; By Location; ZCoordinates; Min,Max=-1,1; OK – тем самым мы выбираем все по-54верхности, Z координаты которых находятся в пределах от –1 до 1мм. U: Select  Everything Bellow  Selected Areas U: Plot  Areas2.6.4.

Не забудьте при задании количества элементов со сгущением проверить, в какую сторону получилось сгущение. Меньший размер элементадолжен быть у периферии круга. Если сгущение задано неправильно –примените обращение сгущения – Flip2.6.5. После полного разбиения модели следует восстановить выбор всехчастей модели U: Select  Select Everything U: Plot  ElementsИзображение модели с разбиением на конечные элементы приведено наРис. 13.Запомните базу данных в файле mesh.db2.7. Создание идентификаторов компонент (Parts).Для каждого элемента модели создается идентификатор с уникальнымнабором параметров:M: +Preprocessor +LS-DYNA Options Parts OptionsЗдесь выбрать “Create Parts”.

Далее появится окно, в котором необходимоудостовериться, что номер материала и идентификатора совпадают. В случае несовпадения надо заново разбить модель на КЭ (скорее всего порядокномеров материала не совпадал с порядком разбиения).2.8. Создание контактных пар (Contact).Контактные пары задаются командой:M: +Preprocessor +LS-DYNA Options +Contact Define ContactТип контакта для всех пар автоматический “автоматический, поверхностьповерхность” (Surface to Surface, Automatic). Этот тип позволяет учитыватьтолщины оболочек.Статический коэффициент трения (Static Friction Coefficient) установить0.15.Коэффициент вязкостного трения (Viscous Friction Coefficient) позволяетограничить удельные силы трения, его следует задавать равным max  k   s 3 (в нашем случае равен 127 МПа).Коэффициент демпфирования вязкостного трения (Viscous Dumping Coefficient) задают в процентах от критического значения (рекомендуется 20процентов).Далее после нажатия кнопки “Apply” предлагается выбрать контактирующие элементы модели.

Соответственно в первой строчке (Contact) следуетустановить №1 (заготовка) а все остальные №№2-4 в нижней (Target). Этупроцедуру проделать для каждой пары. Дополнительно (не обязательно)можно создать пару прижим-матрица, так как после окончания вытяжкився заготовка уйдет из-под прижима, и ограничение движения прижима будет отсутствовать.55Запомните порядковые номера контактов. В дальнейшем при выводе результатов расчета это пригодится.Поскольку толщина фланца во время вытяжки меняется, то следует задатьдополнительные свойства контактаM: +Preprocessor +LS-DYNA Options +Contact Advanced Control…Опцию “SS Shell Thickness Change Opt” установить в значение “Thk ChangeIncl”.Запомните базу данных в файле contact.db2.9. Задание граничных условий (Constraints).Здесь надо выбрать поверхность заготовки (Area) через окно Select Entities.Поверхность заготовки можно идентифицировать по атрибутам – материал1.

Далее выбрать все, что относится к этой поверхности: U: Select  Everything Below  Selected Areas... Вывести на экран узлы и выполнить команду:M: +Preprocessor +LS-DYNA Options +Constraints +Apply +On NodesВыбрать те узлы, которые находятся на границе симметрии (поочередно собеих сторон) и запретить одну поступательную и две вращательные степени свободы для обеспечения условий осевой симметрии. Какие степенисвободы следует запретить, определите сами. Для выбора узлов удобно вокне выбора использовать инструмент Box. После чего на узлах должныпоявиться соответствующие указатели.

Характеристики

Список файлов книги