Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Вавилов д.В., Лукин р.С. Дисциплина «Механика разрушения деформируемых тел» Учебное пособие по лабораторным работам
Красноярск 2015
Оглавление
Порядок сдачи работы 3
Требование к отчету 4
Содержание отчета: 4
Требования к оформлению: 4
Содержание лабораторных работ 4
Лаборатораня работа №1. Деформация твердого тела, решение простых задач 4
Ход работы: 4
Дополнительное задание 5
Контрольные вопросы 5
Литература 5
Лаборатораня работа №2. «Оболочки и балки» 5
Ход работы: 5
Дополнительное задание: 7
Контрольные вопросы 9
Литература 9
Лаборатораня работа №3. Контактные задачи, контакт простых тел 9
Ход работы: 9
Дополнительное задание 11
Содержание отчета: 13
Контрольные вопросы 13
Литература 14
Лаборатораня работа №4. Статика - плоские и осесимметричные задачи 14
Ход работы: 14
Дополнительное задание 15
Контрольные вопросы 18
Лаборатораня работа №5. Нелинейные свойства материалов 18
Ход работы: 18
Дополнительное задание (простое) 22
Дополнительное задание (сложное) 25
Содержание отчета: 25
Контрольные вопросы 26
Литература: 26
Лаборатораня работа №6. Модальный анализ 26
Ход работы: 26
Дополнительное задание 28
Содержание отчета: 28
Контрольные вопросы 29
Литература 29
Лаборатораня работа №7. Динамический анализ 29
Ход работы: 29
Дополнительное задание (простое) 30
Содержание отчета: 32
Дополнительное задание (сложное) 32
Контрольные вопросы 33
Литература: 33
Лаборатораня работа №8. Тепловые задачи, статика, динамика 33
Ход работы: 33
Дополнительное задание 34
Содержание отчета: 36
Контрольные вопросы 37
Литература: 37
Лаборатораня работа №9. Усталость и выносливость 37
Ход работы: 37
Дополнительное задание 39
Содержание отчета: 43
Контрольные вопросы 43
Лаборатораня работа №10. (Дополнительная) Задачи устойчивости 43
Ход работы: 44
Лаборатораня работа №11. (Дополнительная) Спектральный анализ тел 44
Ход работы: 44
Сдача зачета 46
Вопросы к зачету: 46
Тематика практических задач: 47
Порядок сдачи работы
Студент самостоятельно выполняет первую часть работы.
После демонстрации выполненной первой части студент выполняет дополнительную часть работы для закрепления полученных навыков.
После выполнения дополнительного задание студент приступает к созданию отчета по первой части. Требования к отчету приведены ниже.
Отчет сдается в электронном виде.
После подтверждения работы студент приступает к защите работы в виде ответов на контрольные вопросы
Требование к отчету Содержание отчета:
Титульный лист
Цель, самостоятельно выделенные задачи
Расчетная схема: эскиз со схемой приложения сил и закреплений, таблица с указанными значениями сил и перемещений. Оформляется в CAD среде KOMPAS.
Краткое описание процесса получения геометрии (список операций)
Используемые материалы деталей
Параметры сетки: настроенные параметры сетки, кол-во узлов и элементов
Результаты расчета для разных расчетных случаев, в подписях к рисункам указывать: вид результата (перемещения, напряжения), единицы измерения, номер расчетного случая
Развернутые выводы по проделанной работе, отражение основных полученных зависимостей
Требования к оформлению:
Отчет должен содержать титульный лист согласно СТО 2012.
Отчет должен содержать чертежную рамку на вторых и далее листах
Иллюстрации должны иметь белый фон, а также должны быть получены стандартным инструментом «Ножницы» или аналогом, обрезка скриншота в отчете инструментом «Обрезка» не допускается
Содержание лабораторных работ
Деформация твердого тела, решение простых задач
Тема: Задачи статики объемного тела.
Цель: Получить навыки работы со средой Ansys Workbench v11.
Ход работы:
Рисунок 1 – Расчетная схема для куба
Построить куб (или параллелепипед) произвольных размеров (размер грани в пределах 100…2500 мм). Для нижней грани относительно оси Z приложить закрепление по всем степеням свободы (Fixed Support); для модели задать нагрузку в виде земной гравитации (Standard Earth Gravity). Провести расчет. Получить значения перемещений, деформаций и напряжений в системе измерения «мм, кг, Ньютон»
Дополнительное задание
Ниже представлен пример расчетной схемы для дополнительного задания. Размеры и форма сечений, кол-во пролетов и вариация нагрузок получаются индивидуально.
Рисунок 2 – Пример расчетной схемы для дополнительного задания
Ход работы и результаты аналогичны первой части.
Контрольные вопросы
Определение деформаций
Определение перемещений
Отличие деформаций и перемещений
Определение напряжений
Определение модуля упругости (модуля Юнга)
Определение концентратора напряжений
Литература
Файл «…Презентации - Огородникова\ansys2.pdf»
Файл «…Презентации - Огородникова\ansys3.pdf»
Файл «…Презентации - Огородникова\ansys5.pdf»
Файл «Механика деформации.pdf» раздел 2 «Основы теории упругости»
«Оболочки и балки»
Тема: Задачи статики тела состоящего из оболочек и балок
Цель: Получить навыки декомпозиции и упрощения сложной конструкции
Ход работы:
Согласно расчетной схеме создать модель, состоящую из нескольких оболочек и балок. Для создания оболочек можно использовать команду представленную на рисунке ниже:
Рисунок 3 – Команда создания поверхности из замкнутого эскиза
Или использовать операцию Extrude для выдавливания линии на указанное расстояние. Для создания элементов линий можно использовать любые первые три команды представленные на рисунке (Рисунок 3).
Рисунок 4 – Команда создания поверхности из замкнутого эскиза
Расчет проводится в два этапа: 1 – демонстрация отсутствия автоматического соединения узлов сетки разных тел; 2 – отработка навыков по корректировке геометрии и обновлении геометрических данных для структурного расчета.
В модуле «Simulation» выполнить закрепление всех нижних точек конструкции согласно расчетной схеме. По внутренней поверхности оболочек приложить постоянное давление в размере 1 МПа. Провести расчет. После получения ошибки в расчете о превышении допустимого перемещения приступить к корректировке геометрии.
Для создания единой геометрии выполнить команду Form New Part для выделенных тел в редакторе геометрии.
Рисунок 5 – Создание единого тела из нескольких
Обновить расчетную задачу согласно новой геометрии. Заменить обычное давление на гидростатическое давление указав «свободной поверхностью» верхнюю часть бака. Провести расчет и привести картины напряжений и деформаций для оболочек, с помощью инструмента Beam Tool привести растяжения и осевые деформации для балочных элементов.