Запуск программы и последующая её разработка.

Далее запустить программу ANSYS. После этого запустить нашу программу, которую мы создаём для расчета профильной части рабочей лопатки. Для этого надо выбрать

File > Read Input from …

Появится окно <Read File>. В левой части окна выделить файл с программой. Он имеет расширение .lgw. Далее в этом же окне щелкнуть на кнопке <OK>. На графическом поле появятся точки, принадлежащие профилям. Чтобы убрать номера точек, надо набрать

Plot > Keypoints > Keypoints

На экране отобразятся точки без номеров. Их надо развести таким образом, чтобы можно было проконтролировать правильность задания координат. Для этого надо выбрать

PlotCtrls > Pan Zoom Rotate

Появится окно <Pan-Zoom-Rotate>, в котором надо поставить птичку в радиокнопке <Dynamic Mode> и вывести курсор на графическое окно. Надо нажать правую кнопку мыши и, не отпуская её, двигать курсор в пределах графического окна. Изображение точек будут соответствующим образом перемешаться. Надо расположить профили отдельно друг от друга. После этого можно обнаружить ошибки в задании координат точек, сделать соответствующие исправления и продолжить построение профильной части рабочей лопатки. Следующим шагом является построение сплайнов, которые должны ориентироваться вдоль лопатки.

Построение сплайнов

Для удобства построения сплайнов надо выделить точки, принадлежащие выпуклой поверхности лопатки. Для этого надо выбрать

Select > Entities .

Появится окно <Select Entities>? В котором надо выбрать

Keypoints > By Num/Pick > From Full > Apply.

Появится окно <Select keypoints>, а курсор будет выглядеть в виде стрелки, направленной вверх. Надо выделить этим курсором все точки, принадлежащие выпуклой поверхности и нажать кнопку <OK> в окне <Select keypoints>. Чтобы отобразить выделенные точки, наберите

Plot > Keypoints > Keypoints.

Далее можно приступить к построению сплайнов. В главном меню выбрать

Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Splines > Spline thru KPs.

Появится окно <B-Spline>, а курсор будет в виде стрелки, направленной вверх. Выделите этим курсором последовательно точку в корневом сечении и в остальных сечениях и нажмите кнопку <Apply> в окне <B-spline>. На графическом окне отобразится сплайн, который ориентирован вдоль по высоте лопатки. Таким же образом надо построить все остальные сплайны. Закрыть окно <B-spline>.

Построение выпуклой поверхности.

Далее выполняется построение поверхности. Необходимо выбрать в главном меню

Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > By Skinning.

Появится окно <Create Area / Skinning>, а курсор будет в виде стрелочки, направленной вверх. Выделите этим курсором последовательно все построенные сплайны и в окне <Create Area / Skinning> нажмите кнопку <OK>. Будет построена выпуклая поверхность лопатки.

После этого надо удалить сплайны, которые не принадлежат построенной поверхности. Для этого в главном меню выберите

Preprocessor > Modeling > Delete > Line and Below,

выделите курсором сплайны, которые надо удалить, и нажмите кнопку <OK> в окне <Delete Line and Below>. Сплайны будут удалены вместе с принадлежащими им точками.

Чтобы отобразить построенную поверхность, необходимо выбрать

Plot > Areas

Построение вогнутой поверхности.

Далее можно приступить к построению вогнутой поверхности лопатки. Сначала надо отобразить все точки модели. Для этого следует выбрать

Select > Everything

Затем Plot > Keypoints > Keypoints. Все точки появятся на экране. Далее необходимо выделить точки, принадлежащие вогнутой поверхности лопатки. Это действие и все остальные выполняются в точности так же, как это было сделано для выпуклой поверхности. В результате будет построена вогнутая поверхность лопатки.

Чтобы отобразить сразу две построенные поверхности, необходимо выбрать

Plot > Areas

Построение поверхностей на кромках и на торцах.

Далее необходимо построить поверхности на кромках и на торцах лопатки. Сначала надо отобразить линии. Для этого необходимо выбрать

Plot > Lines

Для построения поверхности на входной кромке надо выбрать

Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > By Skinning.

Далее выделить линии на входной кромке и щелкнуть на кнопке <Apply> в окне <Create Area / Skinning>. Будет построена поверхность на входной кромке. Аналогично строятся поверхности на выходной кромке и на торцах.

Создание объёма.

На следующем этапе создаётся объём, ограниченный всеми построенными поверхностями. Выбрать

Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Arbitrary > By Areas.

Появится окно <Create Volume by Areas>, в котором необходимо щелкнуть на кнопке <Pick All>. Объём создан.

Задание размера конечных элементов.

Расчет поля напряжений и деформаций в профильной части рабочей лопатки выполняется методом конечных элементов. Лопатка должна быть разбита на конечные элементы. В данной задаче конечные элементы будут похожи на маленькие кирпичики. Размер конечных элементов влияет на точность результатов расчета. Их размер должен быть достаточно малым, чтобы имелась возможность получить детальную картину распределения напряжений. С другой стороны, количество конечных элементов не должно быть очень большим, так как из-за этого увеличивается время счета.

Необходимо отобразить линии и установить вдоль этих линий требуемое количество конечных элементов. Сделаем так, чтобы по высоте лопатки было 50 конечных элементов. Для этого необходимо в главном меню выбрать

Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Lines > >Picked Lines

Появится окно <Element Size on Picked Lines>. На графическом окне выделить все линии, ориентированные вдоль лопатки и щелкнуть на кнопке <Apply> в окне <Element Size on Picked Lines>. Появится новое окно <Element Size on Picked Lines>, которое будет расположено поверх поля графического окна. В строке <No. of element divisions> записать цифру 50 и щелкнуть на кнопке <Apply>. Далее надо выделить все линии на контуре профилей корневого и периферийного сечения и в окне <Element Size on Picked Lines> в строке <No. of element divisions> записать цифру 30, а в строке <Spacing ratio> цифру -5. Щелкнуть на кнопке <Apply>. Далее надо выделить все линии на кромках корневого и периферийного сечения и аналогично задать вдоль этих линий 5 конечных элементов. После этого надо закрыть окно <Element Size on Picked Lines> в левой части экрана.

Создание конечных элементов.

В главном меню выбрать

Preprocessor > Meshing > Mesh > Volumes > Mapped > 4 to 6 Sided

Появится окно <Mesh Volumes>. На графическом окне надо выделить курсором объем и щелкнуть на кнопке <OK> в окне <Mesh Volumes>. Конечные элементы будут созданы.

Задание граничных условий.

Необходимо задать граничные условия, которые определяют жесткую заделку в корневом сечении профильной части рабочей лопатки. Для этого необходимо выделить торцевую поверхность в корневом сечении следующим образом. Выбрать

Select > Entities

Появится окно <Select Entities>. В этом окне выбрать<Areas> в первом сверху окошке. Во втором окошке выбрать <By Num/Pick>. Выбрать также строку <From Full> и щелкнуть на кнопке <Apply>. Появится окно <Select areas> в левой части экрана. После этого надо выделить курсором торцевую поверхность и щелкнуть курсором на кнопке <OK> в окне <Select area>. Торцевая поверхность будет выделена.

Далее следует выделить узлы, лежащие на выделенной торцевой поверхности. Для этого надо отобразить на экране окно <Select Entities>. В первом сверху окошке выбрать <Nodes>, во втором <Attached to>. Затем в этом же окне выбрать <Areas,All> и <From Full>. Щелкнуть на кнопке <Apply> и выбрать

Plot > Nodes.

При этом отобразятся узлы, принадлежащие торцевой поверхности в корневом сечении профильной части рабочей лопатки. Граничное условие будем задавать на этих узлах следующим образом. Выбрать в главном меню

Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes

Появится окно <Apply U, Rot>, в котором надо выделить кнопку <Box>. Перевести курсор на графическое окно, нажать на левую кнопку мыши и, не отпуская её, заключить изображение узлов в рамку и левую кнопку отпустить. В результате узлы будут выделены. Далее надо щелкнуть на кнопке <Apply> в окне <Apply U, Rot>. Появится окно <Apply U, Rot on Nodes>, в котором надо выделить курсором строку <All DOF> и щелкнуть на кнопке <OK>. Граничное условие в виде жесткой заделки будет задано.

Для возврата ко всей модели необходимо выбрать

Select > Everything

Задание частоты вращения ротора.

В соответствии с принятой системой координат ротор вращается вокруг оси X. Необходимо задать частоту вращения ротора относительно этой оси.

В командной строке необходимо набрать

OMEGA, 314 и нажать кнопку <Enter> на клавиатуре. Частота вращения задана.

Цифра 314 задает частоту вращения ротора в рад\с.

Выход из препроцессора.

Все команд выполнялись до этого момента в разделе программы, который называется препроцессором. Сейчас нужно выйти из препроцессора. Для этого необходимо набрать в командной строке команду FINISH и нажать клавишу <ENTER> на клавиатуре.

Вход в решатель.

Для входа в решатель надо набрать в командной строке команду /SOLU и нажать клавишу <Enter> на клавиатуре.

Сохранение текста программы в файл.

Для того, чтобы сохранить текст программ, необходимо выбрать

File > Write DB Log File

Появится окно <Write Database Log>, в котором надо задать имя файла с расширением .lgw. Это имя должно отличаться от того, которое было использовано ранее при сохранении программы. В нижней части окна надо выбрать <Write essential command only>, чтобы в файл были записаны только существенные команды. Щелкнуть в окне <Write Database Log> на кнопке <OK> и текст программы будет сохранён.

Команды заключительной части программы.

В конец текста программы надо скопировать следующие команды:

ANTYPE,STATIC

PSTRES,ON

LUMPM

SOLVE

FINISH

/SOLU

ANTYPE,MODAL

PSTRES,ON

MODOPT,SUBSP,6

MXPAND,6

Для этого надо выйти из программы ANSYS следующим образом. Выбрать

File > Exit >Quit no Save > OK и программа закроется.

Далее надо найти рабочую папку на диске D, найти файл с программой и открыть этот файл с помощью программы Блокнот. В конец программы скопировать команды. На этом разработка программы закончена. На этом этапе программа записана в двух файлах. Из второго файла текст программы надо скопировать в первый файл, а второй файл, ставший ненужным, удалить.

Запуск программы.

Для выполнения расчета надо запустить программу. Сначала надо запустить программу ANSYS, а затем ту программу, которая была нами разработана. Для запуска нашей программы необходимо выбрать

File > Read Input from

Появится окно <Read File>, в котором надо найти и выделить имя файла с нашей программой и щелкнуть на кнопке <OK>. Программа запустится.

Порядок выполнения расчета.

Сначала будет выполнен расчет статических напряжений в профильной части рабочей лопатки, находящейся под действием нагрузки от центробежных сил. По завершении этого расчета появится окно, в котором будет записано <Solution is Done>. После этого программу надо запустить еще раз. Для этого в командной строке надо набрать команду SOLVE и нажать клавишу <Enter> на клавиатуре. Программа будет выполнять расчет собственных частот и форм колебаний профильной части рабочей лопатки. По завершении этого расчета появится окно, в котором будет записано <Solution is Done>.

Вывод результатов расчета.

Результаты расчета находятся в базе данных. Чтобы получить доступ к базе данных, необходимо выйти из решателя, войти в постпроцессор и выполнить действия, которые обеспечат вывод результатов расчета и их последующий анализ. Необходимо выбрать

Geral Postproc > Read results > Results Summary

Откроется окно с таблицей, в которой представлены собственные частоты профильной части рабочей лопатки. Они расположены в порядке возрастания. Надо сохранить эти данные в файл в рабочую папку.

Далее необходимо создать анимацию и, соответствующий анимационный файл, которые наглядно представят формы колебаний профильной части рабочей лопатки.