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

65005. Домашние животные Золотой Орды 358 KB
  Многочисленные данные позволяют составить представление об индивидуальном возрасте животных которым принадлежали кости из Сарая Берке. Известно в частности что процесс срастания нижних эпифизов метаподий с телом кости завершается к 2428 месяцам...
65006. СКАЗАНИЕ ОБ ИДИГЕ 280 KB
  Поэма об Идиге была записана в в разное время у казахов каракалпаков кочевых узбеков ногайцев туркмен башкир у тюркских народов степного Крыма и Южной Сибири сибирских татар и горных алтайцев. Первая запись сказания об Идиге была опубликована уже в 1820 г. песни об Идиге...
65007. ЗОЛОТОЕ КОЛЬЦО И НАСЛЕДНИКИ ЗОЛОТОЙ ОРДЫ 374 KB
  Настоящее состояние межнациональных отношений народов населяющих современный Татарстан и действия некоторых радикально настроенных деятелей вызывают сегодня глубокое беспокойство. Искажение национальной политики в республике возведено в Татарстане на государственный уровень.
65008. Семантика этнонима «татар» в западноевропейских источниках 40 KB
  Ко второму классу он причисляет турков, крымских, узбекских, башкирских, киргизских и туркменских тартар, имеющих почти один и тот же диалект со следующими народами: 1) сибирско-магометанскими тартарами, живущими вблизи городов Тобольск, Тюмень и Тора; 2) якутами-язычниками, живущими на реке Лена; 3) чувашами-язычниками.
65010. Тамга (к функции знака) 567 KB
  Очевидная популярность данного термина в тюрко-монгольской среде откуда он и был заимствование в другие языки в том числе и в русский все же не может считаться доказательством именно тюрко-монгольского происхождения тамг как принципиально новой знаковой системы отличной например от письменности.
65011. Гегемония ойратов в Монголии в XV веке 32 KB
  Монгольское государство продолжило свое существование уже на территории Монголии которая превратилась в самостоятельный политический и экономический организм. В послеюаньский период по мере роста хозяйственной и политической самостоятельности феодальных княжеств реальная власть и авторитет верховного хана...
65012. О времени великой борьбы в степях Монголии 64 KB
  У каждого современного тюркского народа есть средневековые этнические предки. Например, казахи считаются потомками кыпчаков, поэтому они претендуют на их богатейшее историческое и культурное наследие.
65013. Воинское снаряжение и оружие монгольского воина XIII—XIV веков 157.5 KB
  Рассмотрение вопроса о вооружении монгольского воина до недавнего времени в основном базировалось на данных письменных источников и реже — на находках отдельных предметов «татаро-монгольского облика», преимущественно наконечников стрел...