37325

Создать трехмерную модель сварного соединения и провести анализ ее напряженно-деформированного состояния под воздействием внешней статической нагрузки

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Исходные данные Рисунок 1 – Изображение узла Сварное нахлесточное соединение. Рисунок 2 – Указание пути к файлу Рисунок 3 – Задание необходимых параметров вставки 3 Разбиение на конечные элементы Выберем пункт меню Mesh= Geometry= Solids Сетка= Геометрия= Тело. Рисунок 4 – Разбиение на конечные элементы На запрос о задании материала введем характеристики для Ст. Рисунок 5 – Задание характеристик для материала Далее появится панель utomesh Solids Авторазбиение твердых тел – рис.

Русский

2013-09-24

471.5 KB

8 чел.

1. Цель

Создать трехмерную модель сварного соединения и провести анализ ее напряженно-деформированного состояния под воздействием внешней статической нагрузки, оценить влияние формы сварного (паяного) соединения на распределение напряжений в нем.

2. Программа работы

1. Изучить основные понятия в области конечно-элементного анализа в MSC/NASTRAN, ознакомиться с его последовательностью, особенностями.

2. Ознакомиться на примере с основными принципами и особенностями конечно-элементного анализа импортированных трехмерных моделей сварных (паяных) соединений в MSC/NASTRAN.

3. Получить у преподавателя исходные данные для создания модели, варианты нагрузок, переписать их в отчет.

4.  Разработать последовательность создания заданной трехмерной модели сварного (паяного) соединения.

5. Запустить (при помощи преподавателя) программу AutoCAD (или КОМПАС), вспомнить ее интерфейс, основные приемы работы.

6. Создать в выбранной программе трехмерную модель заданного сварного (паяного) соединения. Экспортировать ее в формат ACIS.

7. Запустить (при помощи преподавателя) программу MSC/NASTRAN, изучить ее интерфейс, основные приемы работы.

8. Импортировать в среду MSC/NASTRAN созданную ранее трехмерную модель.

9. Указать материал, задать параметры конечно-элементной сетки, граничные условия и нагрузки, провести статический анализ модели.

10. Вывести полученные данные на экран компьютера, сделать распечатку.

11. Оформить отчет, продемонстрировать его преподавателю.

3. Исходные данные

Рисунок 1 – Изображение узла

Сварное нахлесточное соединение.

Модель соединения: лобовые сварные швы

Размер нижней пластины: 100´60´5 мм

Размер верхней пластины: 100´40´5 мм

Катет шва: 5 мм

Материал: Ст. 3

Величина нахлестки: 15 мм

Зазор между пластинами: 0,5 мм

4. Описание последовательности создания трехмерной модели

В программе «КОМПАС-3D» сначала рисуем нижнюю пластину. Выбираем систему координат, рисуем прямоугольник с размерами 100´60 мм. Далее с помощью инструмента «выдавливание» придаем пластине толщину 5 мм. Аналогично рисуем верхнюю пластину, которая накладывается на нижнюю с нахлесткой 15 мм, с учетом зазора 0,5 мм. Потом рисуются и выдавливаются катеты сварных швов (5 мм). Окончательная модель изображена на рис. 1.

5. Последовательность статического анализа модели, с указанием основных задаваемых параметров

1) Создаем трехмерную модель заданного узла, экспортируем полученную модель в формат ACIS (расширение *.sat).

2) Импорт трехмерной модели в Nastran.

Для этого, после запуска программы и создания в ней новой модели, необходимо выполнить команду File=>Import=>Geometry…(Файл=>Импортировать=>Геометрию…). В появившемся окне указать путь к требуемому файлу, выделить его мышью и нажать кнопку Оpen (рис. 2.). Затем, в появившемся окне указать необходимые параметры вставки (рис. 3., п. 3.3.1.). На появившийся вопрос ответить утвердительно – ОК.

Рисунок 2 – Указание пути к файлу

Рисунок 3 – Задание необходимых параметров вставки

3) Разбиение на конечные элементы

Выберем пункт меню Mesh=>Geometry=>Solids (Сетка=>Геометрия=>Тело). Вслед за тем появляется диалоговое окно с автоматически определенными размерами и параметрами сетки из тетраэдральных конечных элементов (Tet Meshing). Оставим указанные значения и нажмем ОК (рис. 4). При необходимости можно скорректировать предложенные значения (не рекомендуется).

Рисунок 4 – Разбиение на конечные элементы

На запрос о задании материала введем характеристики для Ст. 3 (рис. 5.) и сохраним их в библиотеке с помощью кнопки Save. Нажмем ОК.

Рисунок 5 – Задание характеристик для материала

Далее появится панель Automesh Solids (Авторазбиение твердых тел) – рис. 6.

Рисунок 6 – Авторазбиение твердых тел

Установим значение Property – Untitled, соответствующее автоматически созданному свойству пространственных конечных элементов типа Solid. Остальные параметры оставим по умолчанию. Нажмем ОК, после чего произойдет разбиение тела на конечные элементы.

4) Задание граничных условий

Примем в качестве граничного условия для данного узла жесткую заделку по одному из торцов (к противоположному торцу будет приложена нагрузка). В пункте Model=>Constraint=>Set присвоим данному варианту граничных условий название Заделка по торцу (рис. 7).

Рисунок 7 – Присвоение названия граничным условиям

Повернув модель, при помощи динамического вращения – кнопка , так, чтобы был виден требуемый торец узла (для окончания вращения нажать ENTER, или кнопку OK на панели Dynamic Display), выберем пункт меню Model=>Constraint =>On Surface (Модель=>Граничные условия=>На поверхности) и укажем мышью поверхность торца, и нажмем ОК (рис. 8.)

Рисунок 8 – Задание граничных условий, указанием требуемого торца

В появившемся далее окне установим опцию Fixed. Остальные параметры – как указано на рис. 9 (по умолчанию). Нажимаем ОК, далее отказываемся от предложения продолжить указание граничных условий (рис. 8), нажав Cancel.

Рисунок 9 – Задание параметров

5) Задание нагрузки

Определим название варианта нагрузок в пункте Model=>Load=>Set как 25 кН (рис. 10), нажмем ОК. Примем в данном расчете равномерное распределение нагрузок по поверхности, к которой она приложена.

Рисунок 10 – Задание названия нагрузки

Повернув модель, при помощи динамического вращения – кнопка , так, чтобы был виден противоположный заделке торец узла, выберем пункт меню Model=>Load=>On Surface (Модель=>Нагрузки=>На поверхности), укажем противоположный заделке торец изделия и нажмем ОК.

В появившемся диалоговом окне Create Loads On Surfaces (Создание нагрузок на поверхностях) выберем Force и зададим значение FX: 25000 (рис. 11), нажмем ОК, далее отказываемся от предложения продолжить задание нагрузок, нажав Cancel.

Рисунок 11 – Задание значения нагрузки

6. Расчет и отображение результатов:

- изображения напряженно-деформированного состояния сварного соединения

- численные значения рассчитанных напряжений и деформаций

Выберем команду меню File=>Analyze (Файл=>Анализ). В панели NASTRAN Analysis Control (рис. 12) оставим все опции установленными по умолчанию, нажмем ОК и сохраним модель при запросе об этом.

Рисунок 12 – Окно данных об анализе

По окончании расчета, что сопровождается звуковым сигналом, нажмем кнопку Continue.

Используя кнопки , затем  выведем окно выбора выходных данных Select Postprocessing Data. В разделе Output Set (рис. 13) представлен выполненный расчет – 1..MSC/NASTRAN Case 1. Выберем в разделе Output Vectors для Deformation – Total Translation (Суммарные деформации), а для Contour – Solid VonMises Stress (Максимальные эквивалентные напряжения). Нажмем ОК.

Рисунок 13 – Окно выбора выходных данных

Для представления контурных данных (распределение напряжений) нажмем кнопку Contour , в результате чего получим изображение распределения эквивалентных напряжений на поверхности конструкции (рис. 14).

Рисунок 14 – Распределение напряжений

Нажмем также кнопку  для одновременного представления деформированного состояния (рис. 15).

Рисунок 15 – Распределение напряжений в деформированном состоянии

Полученные результаты: максимальное напряжение в конструкции – 667 Па, суммарная деформация – 12,2·10-6 м.

7. Выводы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26310. Последствия Великих географических открытий 17.9 KB
  Важнейшим следствием открытия и колонизации новых земель явилась революция цен которая дала мощный импульс первоначальному накоплениюкапитала в Европе и ускорила формирование капиталистического уклада в хозяйстве. цен на сельскохозяйственные и промышленные товары. цены были в основном стабильными то за 70 лет – с 30х годов XVI в. Такое движение цен современники связывали либо с большим притоком драгоценных металлов в Европу либо с их утечкой.
26311. Колониальные захваты Испании и Португалии в XVI – XVII в 26.59 KB
  Плантационное рабство получило наибольшее развитие в Бразилии где выращивались сахарный тростник рис кукуруза и табак а также в ВестИндии Венесуэле и Новой Гранаде. С совершенно иными условиями встретились португальцы в Индии. Но португальцы сумели воспользоваться одним важным преимуществом: они обладали более сильным флотом чем мелкие феодальные владетели в Индии Индонезии ИндоКитае. Пиратскими методами захватывая грабя истребляя экипажи кораблей мусульманских купцов державших в своих руках морскую торговлю Индии до прихода...
26312. Реформация в Германии. М.Лютер 42.72 KB
  Религиозное настроение Германии проявлялось в переводах Библии и в развитии церковной песни еще до Лютера; своим знаменитым переводом и своей богослужебной лирикой он только затмил более ранние проблески стремления читать Священное Писание и молиться на родном языке. Годы непосредственно предшествовавшие выступлению Лютера и избранию на престол Карла V были временем большого возбуждения выразившегося в развитии литературы памфлетов и летучих листков. когда Лютер выступил со своими тезисами против индульгенций. после того как и Лютер и...
26313. Крестьянская война в Германии. Т.Мюнцер 40.51 KB
  Крестьянская война в Германии: Обострение классовой борьбы народных масс в деятельность союза Башмак С наступлением феодальной реакции нарастала борьба крестьян. характерно значительно более тесное сближение крестьянской массы с городскими низами чем в предшествовавший период. Усиление же крестьянскоплебейского лагеря не могло не оказать влияния на радикальные элементы в бюргерстве и на известный подъём бюргерской оппозиции вообще. Такое крестьянское общество было раскрыто в 1502 г.
26314. Реформация в Швейцарии. У.Цвингли и Ж.Кальвин 34.59 KB
  Начало же этому было положено в Цюрихе где в 1518 году священником кафедрального собора был избран известный проповедник Ульрих Цвингли. Даже изгнание Цвингли торговца индульгенциями монаха Самсона удостоилась не осуждения а похвалы представителя местного епископа. Так продолжалось до 1522 года когда Цвингли сам пошел на обострение ситуации. Однако и этот вызов не вызвал ожидаемых мер со стороны римского священноначалия напротив папский легат передал Цвингли письмо в котором ему сулились огромные блага если бы он стал поддерживать...
26315. Реформация и религиозные (гражданские) войны во Франции 29.06 KB
  Широко стали распространяться идеи Кальвина во Франции при короле Генрихе II. Именно при Генрихе II кальвинизм во Франции достиг наибольшего распространения. Ослабление королевской власти при сыновьях Генриха II благоприятствовало политическим притязаниям феодальной аристократии и борьба за религиозную свободу слилась с борьбой за власть. Своего короля Генриха Наваррского гугеноты воспринимали как конституционного государя.
26316. Реформация в Англии 14.33 KB
  Реформация в Англии Англия страна известная своими реформаторскими тенденциями. Однако решающую роль в Реформации в Англии предстояло сыграть другому человеку. Реформацию в Англии можно в полном смысле назвать Реформацией сверху так как во главе её стал английский король Генрих VIII. Реформация в Англии при Генрихе VIII Первоначально Генрих был противником Реформации даже написал книги против Лютера В защиту семи таинств 1521 в основе которой были не аргументы а брань в адрес виттенбергского реформатора.
26317. Контрреформация в странах Западной Европы 25.22 KB
  Контрреформация Контрреформация в Западной Европе католическое движение возникшее после выдвижения идей Лютера Кальвина Цвингли и других реформаторов имевшее своей целью восстановить престиж католической церкви и веры. Кроме этих мер принимались и решения по изменению организации церкви. Упрёки по поводу упадка нравов внутри церкви были слышны уже в XII в. И внутри церкви были те кто пытался искоренить эти недостатки.
26318. Абсолютизм в Западной Европе (на примере Англии, Франции, Испании) 64.42 KB
  В XIV в. Но все же парламент сыграл прогрессивную роль в политическом развитии Англии XIV – XVвв. Фронда Людовик XIII лишь несколькими месяцами пережил своего министра и престол перешёл к его сыну Людовику XIV 1643 1715 годы во время малолетства которого управляли мать его Анна Австрийская и кардинал Мазарини продолжатель политики Ришельё. Людовик XIV Дело кончилось победой кардинала Мазарини но молодой король вынес из этой борьбы крайне печальные воспоминания.