Цели работы

5. Научиться создавать в ANSYS объемные тела вместе с конечно-элементной сеткой при помощи операции “extrude”.

6. Получить представление о методе суперпозиции в задачах линейной теории упругости.

7. Усовершенствовать навыки создания геометрических объектов.

8. Усовершенствовать навыки выделения объектов и работы с ними.

Требования к отчету

В отчете необходимо сформулировать задачу и привести ее исходные данные. По результатам работы требуется представить следующие данные:

• График изменения напряжения _z вдоль прямой y = z = 0 в первой вспомогательной задаче (единичное давление болтов, растягивающая нагрузка отсутствует)

• Тот же график во второй вспомогательной задаче (давление болтов отсутствует, к свободному концу трубы приложено растягивающее давление –P).

• Найденное на основании первых двух графиков минимально значение давления болтов P_B, обеспечивающее нераскрытие фланца.

• Тот же график (_z вдоль прямой y = z = 0) в исходной задаче (давление болтов равно найденному значению P_B, к свободному концу трубы приложено растягивающее давление –P).

Отчет должен завершаться выводами. В выводах следует сравнить значения найденного давления P_B с величиной P · S_P / S_B (здесь S_P — площадь области, к которой приложено растягивающее давление –P, S_B — площадь области, к которой приложено давление болтов P_B) и объяснить их различия.

Порядок проведения работы Шаг 1. Задание свойств материалов

Добавить в модель линейно-упругий изотропный материал со свойствами стали:

Preprocessor  Material Props  Material Models  …

Добавить в модель материал прокладки (её свойства приведены в конце описания):

В окне “Define Material Model Behavior” выполнить команду меню

Material  New Model

Описать материал прокладки.

Закрыть окно “Define Material Model Behavior”

Добавить конечные элементы PLANE82 и SOLID186

Шаг 2. Геометрия поверхности прокладки, лежащей в плоскости z=0

Создание геометрии начинается с поверхности прокладки, лежащей в рабочей плоскости z=0. Поверхность состоит из нескольких областей, и необходимо создавать эти области таким образом, чтобы они стыковались друг с другом по границам (имели общие границы). Поверхность изображена на рис. 5.2.

Рис. 5.2: Поверхность прокладки (z=0)

Поверхность можно создать, выполняя следующие действия.

Создать точки в центре и на концах больших дуг (радиусов R₁, R₂ и R):

Preprocessor  Modeling  Create  Keypoints  On Working Plane, …

Создать дуги радиусов R₁, R₂ и R:

Preprocessor  Modeling  Create  Lines  Arcs  By End KPs & Rad, …

Создать два вертикальных и два горизонтальных отрезка, соединяющих концы дуг:

Preprocessor  Modeling  Create  Lines  Straight Line, …

Создать две области, ограниченные нарисованными дугами и отрезками:

Preprocessor  Modeling  Create  Areas  Arbitrary  By Lines, …

Создать три кольцевые области, центры которых лежат на окружности радиуса R₃ (эти области нужны, во-первых, для вырезания болтовых отверстий, и, во-вторых, для приложения давления головок болтов):

Preprocessor  Modeling  Create  Areas  Circle  Annulus

Внутренний радиус колец равен r₁, внешний — r₂.

Разрезать два кольца, пересекающих координатные оси X и Y, отрезками прямых линий, построенными ранее:

Preprocessor  Modeling  Operate  Booleans  Divide  Area by Line, …

Удалить ненужные половинки колец

Preprocessor  Modeling  Delete  Area and Below, …

Выполнить (на всякий случай) команду SAVE_DB

Указать, что при булевских операциях исходные объекты не удаляются:

Preprocessor  Modeling  Operate  Settings, установить флажок Keep input entities.

Вычесть кольцо и два полукольца из большой области

Preprocessor  Modeling  Operate  Booleans  Subtract  Areas, …

Удалить ненужные поверхности (круг, два полукруга и большую четверть кольца)

Preprocessor  Modeling  Delete  Area and Below, …

После команды Utility Menu  Plot  Multi-Plots должна быть изображена фигура, показанная на рис. 5.1.