ANSYS

Thermal → Conductivity → Isotropic.

В окне CONDUCTIVITY FOR MATERIAL NUMBER 1 нажимаем три раза на кнопку ADD TEMPERATURE и в полях TEMPERATURES задайте температуру: 20, 40, 60,

100; в полях KXX задайте теплопроводность материала 30, 35, 55, 95.

Аналогично раскрываем DENSITY и в поле DENS задаем плотность 7800 кг/м3.

3. Строим деталь

Прямоугольник со сторонами 0.5 и 0.75 метра:

ANSYS Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Rectangle → By

Dimensions…

и задаем координаты X1, X2 и Y1, Y2 равные 0, 0.5 и 0, 0.75 соответственно. Нажимаем

ОК.

Окружность радиусом 0.1 метра, с координатами центра окружности 0.25, 0.15 по оси OX

и OY:

ANSYS Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Circle → Solid Circle

далее задаем указанные координаты и радиус и нажимаем ОК.

Окружность радиусом 0.1 метра, с координатами центра окружности 0.25, 0.6 по оси OX и OY:

71

ANSYS Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Circle → Solid Circle

далее задаем указанные координаты и радиус и нажимаем ОК.

4.Создаем конструкцию посредством логического вычитания геометрических объектов

ANSYS Main Menu → Preprocessor → –Modeling– Operate → –Booleans– Subtract → Areas

затем нажимаем на прямоугольник 1 и на ОК, далее нажимаем сначала на окружность 2, потом 3, потом ОК.

5.Разбиваем конструкцию на конечные элементы:

1

2

Задаем средний размер грани конечных элементов:

ANSYS Main Menu → Preprocessor → Meshing → Size Cntrls → Manual Size → Global → Size

переменной SIZE присваиваем значение 0.025, нажимаем ОК.

Создание КЭ сетки

ANSYS Main Menu → Preprocessor → Meshing → Mesh → Areas → Free.

Выделить построенную ранее поверхность с отверстиями и нажать OK.

6. Задаем граничные условия

Задаем температуру окружающей среды, контактирующую с линией 1:

Ansys Main Menu → Solution → Define Loads → Apply → Convection → On Lines

и нажимаем на данную линию, потом ОК. В окне, переменной VALI и VAL2I присваиваем значение 20 и нажимаем ОК.

Задаем температуру, действующую на линию 2:

Ansys Main Menu → Solution → Define Loads → Apply → Convection → On Lines

72

и нажимаем на данную линию, потом ОК. В окне, переменной VALI и VAL2I присваиваем значение 110 и нажимаем ОК.

Определяем количество шагов за которые выполнится расчет

Ansys Main Menu → Solution → Load Step Opts → Time/Frequenc → Time And Substps и в окне задаем переменным TIME и NSUBST значение 1 и нажимаем ОК.

7. Проводим расчет:

Ansys Main Menu → Solution → Solve → Current Ls → Ok.

8. Просматриваем результаты: Эпюра распределения температуры:

Ansys Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot → Nodal Solu → Dof Solution → Nodal Temperature → Ok.

2

9. График изменения температуры на заданном пути

Задаем путь

Ansys Main Menu → General Postproc → Path Operations → Define Path → By Nodes

выделяем два узла на противоположных сторонах конструкции, где 1 – начало пути и 2 – его конец, и нажимаем ОК, переменной NAME присваиваем имя, например TEMP, и нажимаем ОК.

а) Определяем, что выводить на графике:

Ansys Main Menu → General Postproc → Path Operations → Map Onto Path…, где в пункте /PDEF вводим значение DOF SOLUTION и переменной /PBC устанавливаем галочку YES и нажимаем ОК.

73

б) Вывод графика

Ansys Main Menu → General Postproc → Plot Results → Path Operations → Plot Path Item

→ On Graph выбираем заданное имя пути TEMP и нажимаем ОК, в результате строится график.

1

POST1

STEP=1

SUB =1

TIME=1 PATH PLOT NOD1=62

NOD2=12 99.196 TEMP

89.28

79.36

69.44

59.52

49.6

39.68

29.76

19.84

9.92

0

DIST

10. График величины теплового потока (количество теплоты проходящей через единицу поверхности за единицу времени (Ват)) по заданному пути

Определяем, что выводить на графике

Ansys Main Menu → General Postproc → Path Operations → Map Onto Path…

выбираем PDEF значение FLUX & GRADIENT, THERMAL FLUX TFSUM и

нажимаем ОК.

Ansys Main Menu → General Postproc → Plot Results → Path Operations → – Plot Path Item– On Graph

выбираем TFSUM и нажимаем, ОК.

1

POST1

STEP=1

SUB =1

TIME=1 PATH PLOT NOD1=62

NOD2=12 961.128 FLUX

865.017

768.904

672.791

576.678

480.565

384.452

288.339

192.226

96.113

0

DIST

74

Содержание отчета:

1.Построить графики изменения температуры и величины теплового потока по пути параллельному приведённому в примере, но не пересекающему отверстия.

2.Сравнить полученные результаты. Оценить влияние отверстий на тепловой поток.

75

Список литературы

1.Taylor, O.C. Zienkiewicz & R.L. The finite element method. Fifth edition. Volume 1: The basis. 2000 : б.н., Butterworth-Heinemann.

2.Logan, Daryl L. A First Course in the Finite Element Method, SI Version, 5th Edition. б.м. : CL Engineering, 2011.

3.Release 11.0 Documentation for ANSYS. [В Интернете] http://www.kxcad.net/ansys/ANSYS/ansyshelp/ansys.set.html.

4.Каплун, А. Б., Морозов, Е. М. и Олферьева, М. А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. Москва : Едиториал УРСС, 2003.

5.Moaveni, Saeed. Finite element analysis. Theory and application with ANSYS. New Jersey : PRENTICE HALL, 1999.

6.К.А., Басов. ANSYS в примерах и задачах. Москва : КомпьютерПресс, 2002.

7.015-94, Общероссийский классификатор единиц измерений ОК.

8.Электронная версия руководства к ANSYS.

9.ПРОГРАММА ANSYS (КРАТКИЙ КУРС) - ANSYS User’s Manual for Revision 5.0.

10.Ю.А., Шиманский. Справочник по строительной механике корабля. Том 2. Ленинград : СУДПРОМ ГИЗ, 1958.

11.—. Справочник по строительной механике корабля. Ленинград : СУДПРОМ ГИЗ, 1958.

12.Walter D. Pilkey Formulas for stress, strain, and structural matrices. Second edition. б.м. : JOHN WILEY & SONS, INC., 2005.

13.Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике. Москва : МИР, 1975.

14.Д. Норри, Ж.де Фриз. Введение в метод конечных элементов. [перев.] А.Л. Урванцева Г.В. Демидова. Москва : МИР, 1981.

76

Александр Юрьевич Шаманин

Методические указания к практическим работам по дисциплине прочность корабля. Расчеты конструкций методом конечных элементов в ANSYS

Подписано в печать _____ 2012г. Формат 60*90/16. Объем ____п.л. Заказ №_______.Тираж______экз.

Московская Государственная Академия Водного Транспорта г. Москва, Новоданиловская набережная, д.2, корп.1

77