Контрольні питання:
Порядок створення сітки кінцевих елементів.
Завдання рівня розміру кінцевих елементів.
Порядок створення регулярної сітки КЕ.
Завдання глобального розміру елементів.
Проаналізуйте причини різниці кількості елементів моделей, розбитих вільною і регулярною сіткою кінцевих елементів.
Самостійна робота 4.1 Завдання для самостійної роботи
Виконайте створення сітки кінцевих елементів деталей ГТД (рис. 4.4). Зверніть увагу на створення регулярної сітки КЕ уздовж пера лопаток, у полотні диска і уздовж евольвентої поверхні зуба шестерні. Інші об’єми можна розбити вільною сіткою кінцевих елементів.
Лопатка компресора дв. ТВ3-117 Варіанти 1-5 |
Лопатка турбіни дв. ТВ3-117 Варіанти 6-10 |
Ободна частина диску КВД двигуна Д-36 Варіант 11-15 |
Шестерня центрального приводу Варіант 16-20 |
Рисунок 4.4 – Завдання для самостійної роботи 4.1
Практична робота №5 Аналіз напружено-деформованого стану деталей машин
Мета роботи: Одержати практичні навички прикладення навантажень і розрахунку напружено-деформованого стану деталей машин.
Постановка завдання: Визначити запас міцності кронштейна й опори тяги.
Порядок виконання роботи
1. Завантажте базу даних моделі кронштейна (рис. 5.1). У моделі вже створено вільну сітку тривимірних 20-вузлових кінцевих елементів SOLID95.
2. Задайте властивості матеріалу (сталь 45, модуль пружності Е=2105 МПа, коефіцієнт Пуассона 0,3).
Рисунок 5.1 – Модель кронштейна
3. Увійдіть у головне меню ANSYS і закріпить кронштейн, обмеживши переміщення внутрішніх поверхонь отворів в усіх напрямках (all dof), тобто у всіх напрямках зміщення дорівнює нулю.
Main Menu → Solution → Define Loads → Apply → Structural →
→ Displacement → On Areas +
- Вкажіть чотири поверхні двох отворів – кожен отвір за побудовою елементарних геометричних елементів складається з двох напівциліндричних поверхонь (під номерами 3, 4, 5, і 6), потім [ОК].
4. Прикладіть тиск у 4 МПа (що дорівнює 4×106 Па) на верхню поверхню кронштейна:
Main Menu→ Solution → Define Loads → Apply → Structural → Pressure→
→ On Areas +
- Вкажіть верхню поверхню кронштейна (номер 11), потім [OK]
- Уведіть значення навантаження VALUE = 4Е6, потім [OK]
Або використайте команду:
SFA,11,1,PRES, 4Е11
5. Збережіть базу даних на цьому етапі. Після розрахунку зберігати файли не рекомендується із-за їх великого об’єму пам’яті.
6. Запустіть завдання на розрахунок:
Main Menu → Solution → Solve → Current LS
- [OK]
Або використайте команди:
SAVE
SOLVE
7. Після завершення розрахунку увійдіть у головний постпроцессор і виведіть зображення напружень по Мизесу (SEQV) (рис. 5.2):
Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot →
→ Nodal Solu...
- Виберіть "Stress" й "von Mises SEQV", потім [OK]
Або використайте команди:
/POST1
PLNSOL,S,EQV
Рисунок 5.2 - Результат розрахунку напруженого стану кронштейна.
8.Визначте максимальну величину еквівалентної напруги в кронштейні й розрахуйте коефіцієнт запасу міцності деталі при []=165 МПа.
9.Підбираючи величину тиску на верхню площину кронштейна визначте, при якій величині тиску забезпечується запас міцності кронштейна по величині головних напруг (1st principal S1) у діапазоні n=1,4…1,8.
10.Визначте небезпечний переріз кронштейна по величині еквівалентних напруг, розрахованих по четвертій теорії міцності (von Mises SEQV).
11.Створіть анімаційний звіт навантаження кронштейна в:
Unility Menu → PlotCtrls → Animate → Deformed shape… або більш інформаційний варіант анімації:
Unility Menu → PlotCtrls → Animate → Deformed results…
12.Визначте прогин кінця кронштейна при підібраній величині навантаження (що забезпечує запас міцності в необхідному діапазоні):
Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot →
→ Nodal Solu ... → DOF solution → UY
Порівняйте його з допустимим значенням.
Допустиме значення прогину кронштейна, становить 1/500 його довжини. Довжину кронштейна визначають як відстань між крапками кінцевих перетинів за допомогою вимірювання довжини геометричних примітивів:
Main Menu → Preprocessor → Modeling → Check Geom → KP distances.
Вкажіть дві протилежні точки верхньої площини кронштейну, відстань між якими необхідно виміряти.
Примітка: кронштейн накреслено в дюймах ( ).