51060

Линейный структурный анализ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Изменить назначение контактов: выбрать 4 поверхности контакта в дереве проекта и назначить тип контакта no seprtion остальные контакты оставить bonded 9 Назначить режим нагружения Выделить в дереве проекта Sttic Structurl Выделить поверхность канавки шкива ПКМ Insert Bering Lod Назначить...

Русский

2014-02-04

4.49 MB

1 чел.

Лабораторная работа № 3

Линейный структурный анализ

Цель работы:

Научиться выполнять линейный структурный анализ. Назначать материал детали, устанавливать нагрузки и  ограничения, выводить результаты расчета, работать с макросами.

1 Теория

Любой анализ (линейный структурный, тепловой, модальный и пр) включает 4 стадии, на которых рассматриваются различного рода задачи

Таблица 1 – Стадии линейного структурного анализа

Определение задачи

Выбор типа анализа (статический, динамический, модальный и пр)

Выбор модели (деталь или сборка)

Выбор типа элемента (оболочка или твердое тело)

Препроцессинг

Добавление модели

Задание свойств материала

Генерация сетки

Нагружение и закрепление конструкции

Выбор расчетных параметров

Расчет

Постпроцессинг

Просмотр результатов расчета

Проверка достоверности решения

Целью анализа является определение реакций системы возникающих от определенного типа возбуждения или нагрузки.

Для анализа  используется математическая модель:

- геометрическая модель CAD вместе с заданным нагружением представляет собой формализованную физическую модель

- конечно-элементная сетка является математическим представлением геометрической модели CAD

-точность расчетов зависит от следующих факторов:

  1.  Как качественно представлена физическая модель
  2.  Численная точность определяется плотностью сетки

2.1 Исходные данные

Проанализировать сборочный узел с предварительной нагрузкой на шкиве ременной передачи 100 Н. Проверить граничные условия:

- рабочее колесо не должно отклоняться больше чем 0.075мм с примененной загрузкой;

-допустимо использование пластмассового корпуса.

 

Предположим, что корпус насоса жестко фиксируется с остальной частью узла насоса. Чтобы смоделировать это, необходимо применить к поверхности  frictionless support.

Отверстия на крышке под болтовые соединения будут использоваться для моделирования контактов  frictionless surfaces

Сила  load 100 Н  используется на шкиве, чтобы моделировать нагружение  с диска. Load распределит силу по поверхности шкива только там, где происходит контакт шкива с поверхностью ремня.

2.2 Порядок выполнения работы

1 Открыть Workbench

2 Установить единицы измерения в системе СИ (kg, mm, s, C, mA, mV) и кликнуть «Display Values in Project Units»

3 Загрузить Static Structural.

4 Загрузить геометрию (файл “Pump_assy_3.stp”). Дважды щелкнуть по вкладке Model, чтобы запустить Mechanical

5  В Mechanical установить единицы измерения СИ (mm, kg, N, s, mV, mA)

6 Назначить материал детали Polyethylene в Engineering Data

7 Изменить материал корпуса насоса, назначить Polyethylene

8 Изменить назначение контактов:

- выбрать 4 поверхности контакта в дереве проекта и назначить тип контакта no separation

- остальные контакты оставить bonded

 

  

9 Назначить режим нагружения

Выделить в дереве проекта Static Structural

Выделить поверхность канавки шкива

ПКМ > Insert > Bearing Load

Назначить величину силы Components X = 100 N

 

10 Наложить ограничения

Выделить поверхность на корпусе насоса и назначить ПКМ > Insert > Frictionless Support

Выделить отверстия под болты и назначить ПКМ > Insert > Frictionless Support

 

Выделить отверстия можно используя макросы:

 a -выделить 1 отверстие;

b -выбрать  Tools > Run Macroа затем:

C:\Program Files\ANSYSInc\v130\AISOL\DesignSpace\DSPages\macros

C -в браузере выбрать selectBySize.js

 d -нажать Open

  

11 Выделить Analysis Settings. В окне Weak Springs поменять Program Controlled на Off.

 Из-за присутствия ограничений Frictionless Support инициируется использование во время решения эффекта упругости. Если известно, что модель полностью зафиксирована, можно отключить эту функцию. Перед отключением необходимо удостовериться, что происходит предотвращение движения твердого тела, иначе может получиться несходимость решения.

12 Решить модель Solve

13 Добавить просмотр результатов расчета. Выделить Solution.

Назначить просмотр напряжений. Выбрать Stresses > Equivalent (von-Mises) или ПКМ > Insert > Stress > Equivalent (von-Mises)

 Назначить просмотр деформаций Deformation > “Total Deformation

 Решить снова Solve

 Если добавить просмотр результатов после проведения  расчета, то результатов расчета не будет в базе данных. Для их просмотра требуется обновить результаты, без проведения нового расчета.

14 Результаты расчета

 
Для улучшения качества просмотра результатов, необходимо рассмотреть результаты расчетов применительно к отдельным элементам узла:

- выделить Solution и переключить фильтр выбора на режим тела (Body)

- выбрать рабочее колесо (part 2)

- установить просмотр напряжений

ПКМ > Insert > Stress > equivalent (von- Mises)

- повторить шаг, назначить Total Deformation  для части рабочего колеса

- повторить шаг, назначить контактные напряжения и полную деформацию корпусу насоса.

15 Для упрощения постобработки переименовать новые результаты:

16 Расчет Solve

17 Проанализировать результаты:

-удовлетворяет ли максимальная деформация рабочего колеса заложенным параметрам? (цель <0.075мм).

- какова величина максимальных растягивающих напряжений?

 

18 Сделать выводы по работе, оформить отчет

19 Ответить на вопросы

3 Вопросы для защиты лабораторной работы

  1.  Этапы проведения анализа.
  2.  Цель и задачи анализа
  3.  Задачи препроцессинга
  4.  Задачи постпроцессинга
  5.  Назначение математической модели
  6.  Установка единиц измерения в Workbench, в Mechanical 
  7.  Выбор и назначение материала в Engineering Data, в Mechanical
  8.  Изменение назначения контактов
  9.  Назначение режимов нагружения. Виды типов нагружения.
  10.  Назначение ограничений. Виды ограничений
  11.  Использование макросов
  12.  Просмотр результатов расчета. Виды результатов постпроцессинга.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83635. Общая характеристика задач и методов расчета магнитных цепей 128 KB
  При этом для наглядности можно составить эквивалентную электрическую схему замещения исходной магнитной цепи с использованием которой выполняется расчет. При расчете магнитных цепей на практике встречаются две типичные задачи: задача определения величины намагничивающей силы НС необходимой для создания заданного магнитного потока заданной магнитной индукции на каком либо участке магнитопровода задача синтеза или ldquo;прямаяldquo; задача; задача нахождения потоков магнитных индукций на отдельных участках цепи по заданным...
83636. Нелинейные цепи переменного тока в стационарных режимах 136.5 KB
  Когда постоянная времени нагрева τ одного порядка с Т соотношения между переменными составляюшими напряжения и тока являются более сложными определяющими сдвиг по фазе между ними. Другой важной особенностью нелинейных элементов в цепи переменного тока является вызываемое ими появление высших гармоник даже при наличии в цепи только источников синусоидального напряжения и или тока. На этом принципе строится например ряд умножителей частоты а также преобразователей формы тока или напряжения.
83637. Графический метод с использованием характеристик по первым гармоникам 130 KB
  Основные этапы расчета: строится график зависимости нелинейного элемента для первых гармоник; произвольно задаются амплитудой одной из переменных например связанной с нелинейным элементом и по характеристике последнего находят другую переменную определяющую режим работы нелинейного элемента после чего принимая все величины синусоидально изменяющимися во времени на основании построения векторной диаграммы определяется амплитуда первой гармоники переменной на входе цепи; путем построения ряда векторных диаграмм для различных...
83638. Метод кусочно-линейной аппроксимации 134 KB
  Для каждого участка ломаной определяются эквивалентные линейные параметры нелинейного элемента и рисуются соответствующие линейные схемы замещения исходной цепи. Расчет каждой из полученных линейных схем замещения при наличии в цепи одного нелинейного элемента и произвольного числа линейных не представляет труда. При наличии в цепи переменного источника энергии рабочая изображающая точка будет постоянно скользить по аппроксимирующей характеристике переходя через точки излома.
83639. Метод эквивалентных синусоид (метод расчета по действующим значениям) 181 KB
  Катушка с ферромагнитным сердечником Нелинейная катушка индуктивности изображена на рис. Различают параллельную и последовательную схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником. Схемы замещения уравнения и векторные диаграммы для катушки c ферромагнитным сердечником Схема замещения Уравнения и соотношения для параметров Векторная диаграмма Параллельная Последовательная где где Примечание. Трансформатор с ферромагнитным сердечником Трансформатор с ферромагнитным сердечником изображен на рис.
83640. Переходные процессы в нелинейных цепях 165 KB
  На нелинейные цепи не распространяется принцип суперпозиции поэтому основанные на нем методы в частности классический или с использованием интеграла Дюамеля для расчета данных цепей не применимы. Отсутствие общности подхода к интегрированию нелинейных дифференциальных уравнений обусловило наличие в математике большого числа разнообразных методов их решения нацеленных на различные типы уравнений. Применительно к задачам электротехники все методы расчета по своей сущности могут быть разделены на три группы: аналитические методы...
83641. Графические методы анализа переходных процессов в нелинейных цепях 196.5 KB
  По сравнению с рассмотренными выше аналитическими методами они обладают следующими основными преимуществами: отсутствием принципиальной необходимости в аналитическом выражении характеристики нелинейного элемента что устраняет погрешность связанную с ее аппроксимацией; возможностью проведения расчетов при достаточно сложных формах кривых нелинейных характеристик. Метод фазовой плоскости Метод позволяет осуществлять качественное исследование динамических процессов в нелинейных цепях описываемых дифференциальными уравнениями первого и...
83642. Цепи с распределенными параметрами 159.5 KB
  Однако на практике часто приходится иметь дело с цепями линии электропередачи передачи информации обмотки электрических машин и аппаратов и т. уже при к линии следует подходить как к цепи с распределенными параметрами. Для исследования процессов в цепи с распределенными параметрами другое название длинная линия введем дополнительное условие о равномерности распределения вдоль линии ее параметров: индуктивности сопротивления емкости и проводимости. Уравнения однородной линии в стационарном режиме Под первичными параметрами линии...
83643. Линия без искажений 208 KB
  Таким образом для отсутствия искажений что очень важно например в линиях передачи информации необходимо чтобы все гармоники распространялись с одинаковой скоростью и одинаковым затуханием поскольку только в этом случае сложившись они образуют в конце линии сигнал подобный входному. Однако искажения могут отсутствовать и в линии с потерями. Фазовая скорость для такой линии и затухание .