МУ Ansys (1247045), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

8. Принципиальная и расчетная схемы шатуна.Шатун состоит из двух деталей (крышки и нижней части), скрепленныхмежду собой 4-мя стяжными болтами (по два с каждой стороны). Все размеры нарисунке даны в миллиметрах. Шатун изготовлен из стали 45.Требуется определить: максимальные напряжения при нагружении номинальной технологической силой;36 напряжения при нагружении силой упругой отдачи после скола заготовки(30% от номинальной силы); подобрать диаметр стяжных болтов и начальную деформацию при затяжке изусловия нераскрытия стыка при упругой отдаче; определить жесткость шатуна при приложении номинальной технологическойсилы и силы упругой отдачи.Допускаемое напряжение материала болтов 200 МПа. Расчетные размеры округлять до десятков миллиметров.d, мм1680Варианты расчета:2370072047405760Расчетная модельСчитаем, что шатун находится в плоском напряженном состоянии.

Толщинашатуна одинакова по всей площади. Площадью отверстий под стяжные болтыпренебрегаем. Считаем, что одновременно с материалом шатуна деформируетсяобъем материала части эксцентрикового вала и части оси крепления к ползуну,заключенный внутри шатуна.Последовательность решения задачиВ процедуре решения задачи подробно описаны только те действия, которые не выполнялись в лабораторной работе 1. Напоминаем, что препроцессорANSYS не предусматривает «отката», поэтому во избежание потери данных следует регулярно их сохранять.1. Создание модели (Preprocessing)1.1.

Определение имени и типа задачи (имя задачи – conrod).1.2. Построение геометрической модели.В данной задаче воспользуемся методикой построения сечения путем создания областей простого вида с их последующим объединением. При создании областей используем как метод построения ключевых точек, так ииспользование примитивов (кругов, колец, прямоугольников). Также будутиспользованы возможности препроцессора по переносу системы координат,зеркальному отражению относительно оси.

Сначала строим сечение правойполовины, потом отражаем его относительно вертикальной оси.1.2.1. Построение сечений вала и пальца.M: Preprocessor Modeling Create Areas Circle Partial AnnulusВ открывшемся окне с клавиатуры ввести параметры сечений:WPX, WPY – координаты центра (начало системы координат рекомендуется поместить в центре нижней головки шатуна);Rad-1, Rad-2 – соответственно внутренний и наружный радиус создаваемого кольца (при создании круга первый радиус равен 0);Theta-1, Theta-2 – начальный и конечный угол радиусов (в градусах),между которыми располагается кольцо (например, при задании правой37части сечения пальца эти углы следует задавать равными соответственно –90 и 90).1.2.2. Построение полукольца сечения нижней головки шатуна и верхнейчетверти кольца – сечения крышки шатуна.1.2.3.

Построение ключевых точек для создания прилива крышки шатуна.Необходимые ключевые точки помечены на Рис. 8б буквами A,B,C,D.Необходимость создания ключевой точки C определяется тем, что припостроении сетки конечных элементов в этой точке должен быть созданузел.Для удобства создания ключевых точек следует перенести рабочую систему координат (Working Plan) в центр верхней головки шатуна:U: WorkPlane  Offset WP to  X,Y,Z Locations Ввести с клавиатуры координаты начала координат новой системы0,1600. Нажать клавишу Enter на клавиатуре OK Система координат WP должна отобразиться на экране.В дальнейшем при вводе координат ключевых точек в окне Create KPson WP следует пометить мышью WP Coordinates в группе For Keyboard Entry (использовать координатную систему WP при вводе координат с клавиатуры, вместо глобальной системы координат).1.2.4.

Построение линий, ограничивающих сечение прилива шатуна.Используйте создание прямых линий (Straight Line) по ключевым точкам. В качестве одной недостающей ключевой точки используйте точкупересечения наружной поверхности кольца с линией разъема. При построении линий, ограничивающих сечение прилива, следует верхнююплоскость прилива представить в виде двух линий – до оси болтов и после оси болтов.Для обновления графического экрана после построения линий используйте:U: Plot  Multiplots1.2.5. Создание сечения крышки.По линиям сечения прилива создайте область (Create AreasArbitrary By Lines), а затем объедините область кольца с областьюприлива (Operate Booleans Add Areas).Для удобства последующего задания контакта объедините линии, составляющие контактную плоскость крышки с шатуном (нижние горизонтальные линии в сечении). (Operate Booleans Add  Lines)1.2.6. Создание сечения нижней части шатунаНижняя часть шатуна состоит из четырех частей – верхней головки(верхнего полукольца с приливом, симметричного крышке), стержня,нижней головки (нижнего кольца) и галтелей перехода от стержня кверхней головке и нижней головке шатуна.38Верхняя головка создается путем зеркального отражения крышки относительно оси WPX.Для этого необходимо сначала совместить активную координатнуюсистему (Active CS) с рабочей (WP):U: WorkPlane  Change Active CS to  Working PlaneЗатем выполните зеркальное отражение относительно плоскости XZ вактивной координатной системеM: Preprocessor  Modeling Reflect  Areas Выбрать область верхней крышки OK В разделе Plane symmetry отметить X-Z plane OKОбласть стержня шатуна можно создать с помощью прямоугольника(Create Areas Rectangle By Dimensions).

Размеры прямоугольниканадо подобрать так, чтобы он не выходил за пределы верхней и нижнейголовок. Удобно сначала вернуть систему координат WP в исходное состояние – совместить ее с глобальной.U: WorkPlane  Offset WP to  Global CartesianСоздайте нижнюю часть шатуна окончательно: Объедините стержень, верхнюю и нижнюю головку в единую область. Выполните галтельные переходы от стержня к верхней и нижнейголовкам (Create Lines Lines Line Fillet) Создайте области внутри галтельных переходов по составляющимих линиям. Объедините созданные области в единую область шатуна. Объедините линии на вертикальной оси шатуна (без оси и пальца)в одну. Можно также объединить часть линий на внешней поверхности шатуна1.2.7.

Создайте линию оси стяжных болтов по созданным ранее ключевымточкам. Сохраните полученное сечение в файле geom_half.1.2.8. Создайте полную геометрическую модель, зеркально отобразив полученные области и линию стяжных болтов относительно плоскости YZ, азатем попарно склейте области (склеить, а не объединить!!!). Цель данной операции – оставить в модели линии точно расположенные вдольоси. В дальнейшем следует запретить перемещения этих линий вдольоси X.

Чтобы исключить перемещения модели как жесткого целого.Операция объединения (вмести склеивания) удалит вертикальные линии из модели.1.2.9. Запомните полученную геометрию.1.3. Определение типа и свойств элементов (Element Type)В данном примере мы будем использовать два вида конечных элементов. Двумерный элемент второго порядка PLANE82 (Quad 8 node 82) – дляшатуна (следует указать опцию расчета плоского напряженного состоя-39ния с учетом толщины материала – Plane strs w/thk). Применение элемента второго порядка обусловлено присутствием в геометрии шатунабольшого количества окружностей. Одномерный элемент первого порядка LINK1 (2D spar 1) для стяжныхболтов1.4.

Задание параметров элемента (Real Constants).Необходимо задать два набора параметров, каждый из которых будет соответствовать одному типу элемента. Для удобства дальнейшей работы номер набора параметров следует выбирать идентичным номеру элемента.Т.е. если элемент PLANE82 имеет номер 1, то набор параметров также следует назначить с номером 1. Параметрами плоских элементов является их толщина (THK), параметрами элемента LINK1 – площадь поперечного сечения (AREA) иначальная деформация (ISTRN). Толщина элементов берется из условий задачи. Площадь поперечного сечения болта следует рассчитать по заданномузначению диаметра. Затем эту площадь следует удвоить, поскольку скаждой стороны располагаются по два стяжных болта. Начальную деформацию можно рассчитать по закону Гука, основываясьна допустимых растягивающих напряжениях.1.5. Задание свойств материала (Material Properties).1.6.

Разбиение модели на конечные элементы (Meshing)Перед началом процесса создания сетки сохраните базу данных.1.6.1. Задание типа, свойств и параметров элементов, на которые будет разбит объект (область, объем, линия и т.п.).M: Preprocessor Meshing tools … Element Attributes… (Areas илиLines) SetСледует назначить областям и линиям, отображающим стяжные болты,тот тип элемента, номер набора параметров и номер материала, который им соответствует.1.6.2.

Создание рациональной сетки КЭПри создании сетки КЭ следует сочетать автоматическое разбиение(Smart Size) c назначением желательного размера стороны элементов(Size Controls: Area, Set) и количества элементов на линии (Size Controls: Line, Set).Для удобства пользуйтесь методом отображения в графическом окнетолько необходимых Вам графических примитивов.

Характеристики

Список файлов книги