Решение плосконапряженной задачи для стержневой системы, используя стержни постоянного и переменного сечения

Цель работы: Ознакомиться с приемом проведения расчета плосконапряженного состояния стержневой системы.

Краткие теоретические сведения

Для сокращения количества узлов сетки в SolidWorks Simulation может применяться упрощения модели путем ее перевода из 3D в 2D. При этом проводится решение для плосконапряженной задачи, а результат интерпретируется для твердотельной 3D модели. Такое упрощение возможно в следующих случаях, представленных в табл. 2.

Таблица 1

Примеры использования параметров 2D упрощения

Параметры упрощения	Примеры
Плоскостное напряжение. Этот параметр используется для тонкой геометрии, где одно измерение гораздо меньше двух других. Силы, действующие по нормали к плоскости сечения, должны быть незначительными, и напряжение по нормали к плоскости сечения будут нулевыми. Этот параметр не доступен для термических исследований.	Поворот ключа для затяжки болта. Другие примеры включают тонкие пластины под давлением, кронштейн под распределенной нагрузкой, посадка пластмассовых зажимов и свободная поверхность вала при кручении.
Плоская деформация. Этот параметр используется для геометрии, в которой одно измерение гораздо больше двух других. В направлении по нормали к плоскости сечения тело не деформируется, и силы не могут варьироваться. Не доступен для термических исследований.	Труба под внутренним давлением. Другие примеры включают дамбу под давлением воды, туннель под давлением или сворачивание листов в трубку.
Осесимметричность. Этот параметр используется, когда геометрия, свойства материалов, структурные и тепловые нагрузки, крепления и условия контакта симметричны (3600) по оси.	Анализ напряжения контактирующей резьбы сборки болта и гайки с предположениями Другие примеры включают сосуд, подвергающийся воздействию внутреннего давления, цилиндр под внешним и внутренним давлением и другие задачи, возникающие при моделировании турбин.

Плоское напряженное исследование модели устанавливается, если в менеджере запуска исследования поставить галочку в графе 2D упрощение, в возникшем экране необходимо выбрать требуемый тип исследования.

Порядок выполнения работы

1. Откройте файл «Лаб_раб-2.SLDPRT».

2. Запустите инструмент «Инструменты \ Уравнения...» и измените значения глобальных параметров R1, R2, R3 и L1 в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

3. Активизируйте SolidWorks Simulation путем выбора данного приложения на вкладке «Продукты SolidWorks». Запустите новое исследование с 2D упрощением. Задайте тип исследования – «Осесимметричное», укажите плоскость (на дереве конструирования) – «Спереди" и ось симметрии –«Линия 1» (см. рис. 1).

Рис. 1. Выбор типа исследования при 2Dупрощении

4. Задайте входные параметры (материал в соответствии с табл. 1, крепление - заделка торца большего диаметра модели (рис. 3), нагрузка - сила в 1000 Н, приложенная к поверхности плоской фаски на противоположном торце модели (рис. 3), сетка – высокая плотность, стандартная), запустите решение.

5. После получения эпюр для плосконапряженного решения, находясь мышью на ветке дерева конструирования «Напряжение 1», вызвать контекстное меню, в котором выбрать пункт «Отобразить как 3D эпюру» (рис. 4). Находясь мышью на ветке дерева конструирования «Результаты», вызвать контекстное меню, в котором выбрать пункт «Определить эпюру проверки запаса прочности» (рис. 5).

6. Скопируйте эпюру проверки запаса прочности в файл отчета, созданный в MS Word, и сохраните его с указанием номера лабораторной работы, фамилии и группы (например, «ЛР -2_Иванов ПС-13»).

7. Создайте новое полностью аналогичное исследование, но без 2D упрощения. Скопируйте эпюру проверки запаса прочности в файл отчета, сделайте вывод о сходстве результатов и отошлите отчет на сервер для проверки.

Контрольные вопросы:

1.В чем назначение 2D упрощения в прочностных расчетах?

2. В каких случаях рассчитывается плоское напряженное состояние?

3.В каких случаях рассчитывается плоское деформированное состояние?

4.В каких случаях рассчитывается осесимметричное напряженное состояние?

Рис. 2. Выбор типа крепления плоской модели

Рис. 3. Место приложения силы и выбор параметров сетки

Рис. 4. Перевод 2Dэпюры напряжения в 3Dэпюру

Рис. 5. Задание эпюры проверки запаса прочности

Таблица 1

Варианты индивидуального задания

Номер варианта	R1, мм	R2, мм	R3, мм	L1, мм	L2, мм	L3, мм	Материал
1	4	6	8	10	20	30	Литая углеродистая сталь
2	5	6	7	11	25	35	Литая легированная сталь
3	6	8	10	15	25	35	Простая углеродистая сталь
4	8	10	12	20	30	40	Сплав алюминиевый 6061-Т6 (SS)
5	10	14	18	30	40	50	Сплав алюминиевый 6063, Экструдированный стержень (SS)
6	8	12	16	40	50	60	Сплав алюминиевый 7079
7	6	8	10	15	35	45	Литая углеродистая сталь
8	8	10	12	20	40	60	Литая легированная сталь
9	10	14	18	30	40	50	Простая углеродистая сталь
10	12	16	20	40	60	80	Сплав алюминиевый 6061-Т6 (SS)
11	14	18	22	50	50	50	Сплав алюминиевый 6063, Экструдированный стержень (SS)
12	15	20	25	60	60	60	Сплав алюминиевый 7079
13	8	10	12	20	30	40	Литая углеродистая сталь
14	10	14	18	30	40	50	Литая легированная сталь
15	12	16	20	40	50	60	Простая углеродистая сталь
16	14	18	22	50	60	70	Сплав алюминиевый 6061-Т6 (SS)
17	16	20	24	60	70	80	Сплав алюминиевый 6063, Экструдированный стержень (SS)
18	18	22	26	70	80	90	Сплав алюминиевый 7079
19	10	14	18	30	45	60	Литая углеродистая сталь
20	12	16	20	40	45	55	Литая легированная сталь
21	14	18	22	50	55	60	Простая углеродистая сталь
22	16	20	24	60	65	70	Сплав алюминиевый 6061-Т6 (SS)
23	18	22	26	70	75	80	Сплав алюминиевый 6063, Экструдированный стержень (SS)
24	20	24	28	80	85	90	Сплав алюминиевый 7079
25	12	16	20	40	50	55	Литая углеродистая сталь
26	14	18	22	50	55	65	Литая легированная сталь
27	16	20	24	60	65	75	Простая углеродистая сталь
28	18	22	26	70	75	85	Сплав алюминиевый 6061-Т6 (SS)
29	20	24	28	80	85	90	Сплав алюминиевый 6063, Экструдированный стержень (SS)
30	22	26	30	100	110	120	Сплав алюминиевый 7079

Лабораторная работа №3