2.5 Создание пространственной расчётной сетки

Для создания сетки вытягиваем модуль «Mechanical Model» и перетаскиваем его на подсвеченную область модуля с пространственной геометрией.

Для начала зададим условия симметрии, так как структура сетки отчасти будет зависеть от этого. Выбираем меню «Model» и нажимаем «Symmetry», затем помечаем меню «Symmetry» и выбираем «Cyclic Region» (круговая симметрия). Далее заходим в меню «Cyclic Region» и выбираем в «Low Boundary» и «High Boundary» (Рис.2.27) противоположные поверхности, как показано на рисунке 2.28

Рис. 2.27 Задание симметрии в древе модели

Рис. 2.28 Задание симметрии

Задание сетки в пространственной задачи производиться аналогично заданию в плоской задачи. В связи с низкими вычислительными мощностями имеющимися в нашем распоряжении сетка задается весьма грубая, но с локальными сгущениями (паз замка лопатки) (Рис 2.29; 2.30)

Рис 2.29 Расчётная пространственная сетка

Рис. 2.30 Настройки сетки пространственной модели

Локальные сгущения сетки производятся с помощью оператора «Sizing», находящимся в меню «Mesh Control». В настройках оператора выбираем «Number of Divisions» и «Hard», где числом указывается число элементов, приходящихся на данную поверхность, кривую или тело, в зависимости от выбранных геометрических элементов (Рис. 2.31).

Рис. 2.31 Локальное сгущение сетки

Аналогичное сгущение производиться на всех поверхностях, где оно требуется. Однако следует быть осторожным, так как при увеличении числа элементов увеличивается время требуемое для расчёта, поэтому необходимо выбирать золотую середину между точностью расчёта и временем, затраченном на него.

2.6 Задание граничных условий для тепловой задачи

Перед заданием граничных условий вытаскиваем модуль «Steady-State Thermal», как было указано в описании решения плоской задачи. Задание граничных условий в тепловой пространственной задаче производиться аналогично плоской, но имеется два незначительных отличия:

• Вместо кривых требуется выбирать плоскости и задавать значения тепловых потоков на них (Рис. 2.32)

• При задании температуры зона 1 будет представлять собой набор поверхностей, образованных в результате появления паза для замкового соединения (Рис. 2.33)

Рис. 2.32 Граничные условия пространственной тепловой задачи

Рис. 2.33 Набор поверхностей

После завершения задания граничных условий задаем в качестве выходных данных температурное поле. Запускаем решатель. На выходе получаем поле температур (Рис. 2.34)

Рис. 2.34 Температурное поле в пространственной задаче

2.7 Задание граничных условий для пространственной прочностной задачи

Импортируем аналогично плоской задачи температурное поле в «Static Structural» и задаем граничные условия:

• Частота вращения 20000 об/мин

• Запрещение перемещения вдоль оси «Y»

• Лопаточная нагрузка

Все граничные условия задаются аналогично граничным условиям плоской задачи, но с небольшими коррективами. Опять же, вместо кривых выбираются плоскости, и несколько иначе задается лопаточная нагрузка.

Лопаточную нагрузку можно задать точечной массой с прикреплением её к поверхностям. Координатами положения точечной массы будет являться центр массы лопатки. Выбираем меню «Geometry» и нажимаем оператор «Point mass». Теперь заходим в появившееся меню «Point Mass» и задаем вес точечной массы, пространственное положение (Рис. 2.35) и поверхности закрепления массы, в качестве этих поверхностей выбираются поверхности контакта между зубом замка лопатки и выступом паза замкового соединения (Рис. 2.36)

Рис. 2.35 Параметры прикрепленной массы

Рис. 2.36 Поверхности закрепления массы

После задания граничных условий просим вывести деформации, относительные пластические деформации и напряжения, возникающие в полотне диска. Запускаем расчёт.Результаты расчета представлены на рисунках 2.37; 2.38; 2.39.

Рис. 2.37 Напряжения

Рис. 2.38 Деформации

Рис. 2.39 Относительные пластические деформации