2. Задание.

Используя параметризованные 3D модели корпуса вилки из лабораторной работы №3, контактного вывода и жёсткого кольца из лабораторной работы №4, провести упрощён­ный прочностной анализ их конструкций («экспресс-анализ»).

а) б) в)

Рис.1. 3D модели деталей, входящих в вилку: а) корпус, б) кольцо, в) контактный вывод.

3. Прочностной анализ модели корпуса вилки.

Загружаем файл 3D модели корпуса вилки последовательным вызо­вом Файл/Открыть (рис.2а). Далее находим в главном меню Анализ/Новая задача и выделяем рассчитыва­е­мую 3D модель, которая должна подсветиться желтым цве­том (рис.2б).

После подтверждения нажатием на «галочку», система предложит выбрать степень точности построения конечно-элементной сетки в терминах: грубо-точнее-точно. Чем вы­бирается бо­лее высокая точность расчёта, тем больше понадобится количество элементов сетки и дольше времени понадобится на проведение анализа. При выборе Грубо коли­чество эле­ментов сетки будет наименьшим, а скорость создания сетки и анализ модели - самыми быстрыми. Если выбрать Точно, то количество элементов сетки значительно воз­растёт и, следовательно, скорость создания сетки и анализ модели будет медленной, при этом точность расчётов улучшится на 3 – 4 %. Для нашей модели параметр грубо-точно наиболее оптимально поставить по середине.

а) б)

Рис.2. Последовательность создания «новой задачи» для проведения анализа: а) открытие модели корпуса вилки, б) выделение модели для расчёта.

В результате проведения процедуры на экране появится изображение модели с нане­сённой на ней сеткой (рис.3).

Рис.3. Конечно-элементная сетка на поверхности модели корпуса вилки

Смоделируем распределенную нагрузку. Нагружаем фланец со стороны короткой резь­бы и закрепляем в торце со стороны длинной резьбы. Для этого последовательно указы­ваем Анализ/Нагружение/Давление и указываем на фланец со стороны короткой резьбы на который давление и будет воздействовать в реальности. В поле Величина вписываем значение 25 [Н/м^2 ](во все последующих расчётах сила та же, см. рис.4).

а)

б) в) г)

Рис.4. Последовательность нагружения модели: а) меню видов нагружения, б) зада­ние ве­личины силы или давления, в) выделение поверхности, г) схема нагружения.

Укажем материал модели, который выберем в меню Анализ/Материал. В появив­шем­ся окне выберем переключатель «Другой» и нажмём кнопку Библиотека. Наше кольцо сделано из хромированной нержавеющей стали. Нажимаем «Ок». Все механические свой­ства материала будут указаны в отдельной таблице.

а) б) в)

Рис.5. Последовательность определения механических свойств материала модели: а) меню выбора материала, б) обращение к библиотеке материалов, в) значения механических свойств выбранного материала – легированной стали.

Далее необходимо задать граничные условия. Для этого закрепим кольцо по боковой поверхности, образованной вырезом. Последовательным указанием пунктов Анализ/ За­крепление/Полное закрепление и выделением боковой грани. Нажимаем «Ок» (рис.6).

а) б)

Рис.6. Задание граничных условий: а) выбор способа закрепления, б) схема нагружения с закреплением.

Теперь все готово для проведения расчета.

Выбираем Анализ/Расчет и получаем ре­зультаты в виде 3-х до­кумен­тов: коэффи­ци­ента запаса по напряжениям, напряжений экви­валентных и модуля переме­ще­ний. Выделяя последовательно каждый из них и кликая правой кла­вишей мыши (открыть), выводим на экран результаты расчётов в виде цветных 3D эпюр (рис.7а - рис.7в).

а) Коэффициент запаса б) Напряжения эквивалентные в) Модуль перемещений.

Рис.7. Уровень нагрузки и построенные эпюры для модели корпуса вилки.

В левой части окна с каждой эпюрой приведена цветная градационная шкала. Она по­зволяет определить уровень каждого из рассчитанных параметров по отношению к макси­мальному значению, которое имеет красный цвет.