2.2 Построение геометрии плоской задачи

Пометив модуль геометрии, в настройках указываем, что создаваемая геометрия будет двухмерной. Далее, открыв модуль «Geometry», создаем плоскую модель диска. На рисунке 2.2 представлена геометрическая модель диска.

Рис. 2.2 Геометрия дика

Производим параметризацию размеров øa, øb, i, j (Рис. 1.1). Для этого в окне «Sketching» помечаем каждый из указанных размеров, как параметр (Рис. 2.3).

Рис. 2.3 Параметризация

2.4 Создание модели материала

Зажимая модуль «Steady-State Thermal», перетаскиваем его на подсвеченный значок «Geometry» для создания связи и импорта геометрии в новый расчётный модуль. Перед тем как приступить непосредственно к расчёту, необходимо создать модель исследуемого материала. Для этого требуется зайти в меню «Engineering Data». Далее в «Engineering Data Source», где создаем новую библиотеку с расчётным материалом (Рис. 2.4).

Рис. 2.4 Создание материала

После совершения данных операций, добавляем свойства материала, необходимые нам для расчета. Для этого перетягиваем из левого поля необходимые нам свойства (Рис. 2.5):

• Плотность – Density

• Температурный коэффициент линейного расширения – Isotropic Instantaneous of Thermal Expansion

• Модуль Юнга и коэффициент Пуассона – Isotropic Elasticity

• Коэффициент теплопроводности – Isotropic Thermal Conductivity

• Пластичные свойства материала – Multilinear Isotropic Hardering

Рис. 2.5 Свойства материала

Как можно наблюдать из названия свойств, задаваемый материал изотропичен. Указанные здесь свойства записаны в таблице 1.2.

Задание же пластичных свойств материала будет производиться следующим образом. Так как, представленные в справочниках предел текучести, предел пропорциональности, сигма временное и сигма 0,2 являются инженерными (не учитывается появление «шейки» при разрыве) требуется их преобразование в реальные, так как Ansys рассчитан для работы с реальными напряжениями. Преобразование инженерных напряжений в реальные будет производиться по следующей схеме

где σ – текущие напряжения; e_Т – деформация соответствующая напряжению σ_Т; σ_0,2 – условный предел текучести для остаточной деформации 0,2%; E – модуль юнга; ψ_f – относительное сужение после разрыва; σ_в – временное сопротивление.

После проделанных расчётов мы будем иметь таблицу, в первом столбце которой записаны напряжения, а во втором – относительные деформации. Для каждой температуры будет иметься отдельная таблица, ввиду различия свойств материала по температуре.

Для того, что бы записать пластические деформации в понятном для Ansys виде воспользуемся следующей формулой:

где e – текущие реальные относительные деформации; σ – текущие напряжения; E – модуль Юнга; e_р – пластические деформации, записываемые в Ansys.

В результате проведённого расчёта мы получаем третий столбец, первые строки которого будут равны нулю.

Для импорта пластичных свойств материала в Ansys следует копировать столбец напряжений (начать следует с максимального значения напряжений, при котором пластические деформации равны нулю, а закончить σ_в) и столбец пластических деформаций, соответствующих своим напряжениям (Рис. 2.6). Это следует сделать для каждой из температур.

Рис. 2.6 Задание пластичных свойств материала

После проделанных действий сохраняем материал, выходим из режима редактирования библиотеки и добавляем материал к проекту.