Содержание отчета:

1. Титульный лист

2. Цель, самостоятельно выделенные задачи

3. Расчетная схема: эскиз со схемой приложения сил и закреплений, таблица с указанными значениями сил и перемещений. Оформляется в CAD среде KOMPAS.

4. Краткое описание процесса получения геометрии (список операций)

5. Используемые материалы деталей

6. Параметры сетки: настроенные параметры сетки, кол-во узлов и элементов.

7. Картины температур в моменты времени 0.5 и 1.0 часа для всех расчетных случаев

8. Картины тепловых потоков в векторной форме для всех расчетных случаев

9. Графики нагревания контролируемого торца детали в течении времени. Уравнения кривых, аппроксимирующих каждый график.

10. Расчет времени нагревания контролируемого торца детали до средней температуры

11. Развернутые выводы по проделанной работе, отражение основных полученных зависимостей. Сравнить результаты нестационарного теплового анализа с различной комбинацией нагрузок.

Контрольные вопросы

1. WB: Перечислить типы тепловых нагрузок и их единицы измерения

2. Дать определение теплоемкости. Приведя в пример несколько материалов, расположить их в порядке роста теплоемкости.

3. Дать определение теплопроводности. Приведя в пример несколько материалов, расположить их в порядке роста теплопроводности.

4. Дать определение конвекции, коэффициенту теплоотдачи, привести единицы измерения. Привести формулу для расчета теплоты, рассеиваемой при конвекции для тела заданной площади

5. Назвать все виды передачи тепловой энергии.

6. Чем отличается тепловой поток от конвекции.

7. Как влияет температура на механические свойства материала

Литература:

1. Файл «…Презентации - Огородникова\ansys4.pdf»

9. Усталость и выносливость

Тема: Анализ усталостных процессов в нагруженных деталях

Цель: Получить значения запаса прочности и предельного количества циклов для нагруженной детали.

Ход работы:

Размеры модели и расчетные схемы представлены ниже (Рисунок 41). Расчет состоит из 3 расчетных случаев с разным видом нагружения: растяжение, изгиб и кручение.

а) б) в) г)

Рисунок 41 – Модель и расчетные случаи: а – расчетная схема; б – расчетный случай №1; в – расчетный случай №2; г – расчетный случай №3

С помощью разбиения модели на сегменты (используя операции Slice) создать регулярную сетку, представленную ниже (Рисунок 42)

а) б)

Рисунок 42 – Создание регулярной сетки: а – разбиение модели на сегменты; б – созданная сетка

Для данной модели необходимо провести статический расчет с учетом выносливости. Выбранный материал оставить по умолчанию.

В качестве результатов необходимо получить эквивалентные напряжения, деформации, коэффициент запаса по выносливости и количество циклов для детали. Два последних параметра необходимо получить для знакопеременного цикла нагружения (Fully Reversed) и для отнулевого цикла нагружения (Zero-Based) (Рисунок 43).

Рисунок 43 – Окно настройки расчета выносливости, указание типа нагружения

Дополнительное задание

На рисунке ниже изображен усталостный излом зубьев (Рисунок 44), видна зона «потертости» обусловленная трением материала внутри трещины.

Рисунок 44 – Усталостное разрушение зубьев шестерни конической передачи с круглыми зубьями: 1 – «потертая» зона образования усталостной трещины; 2 – блестящая зона окончательной доломки зуба

Необходимо провести расчет выносливости зубьев шестерни при нагружении рабочей нагрузкой, приложенной к боковой поверхности зуба (Рисунок 46). Рассчитывается два расчетных случая: без учета и с учетом пластичности. Геометрические размеры шестерни и диапазон значений нагрузок берется из набора индивидуальных заданий (Таблица 10). Построение шестерни можно произвести в библиотеке «КОМПАС Shaft 3d» программы КОМПАС v13 (Рисунок 45). Перед построение необходимо отключить фаску на шестерни. После иморта геометрии в Design Modeler необходимо с помощью команд «Mid-surface» (создание плоскости посередине детали) и «Body operation => Delete body» превратить 3d тело в 2d поверхность. При этом необходимо учесть, чтобы полученная поверхность находилась в плоскости XY.

Рисунок 45 – Алгоритм доступа к параметрам шестерни при построении

а) б)

Рисунок 46 – Расчетная схема (z = 32, m = 1.0 мм, X = 0.5): а – общий вид модели: A – приложенная сила, B – закрепление типа Only compression support, С – закрепление перемещения вдоль X; б – схема разрезки зуба для создания площадки приложения нагрузки

Рисунок 47 – Настройка циклов выносливости на выбор типа анализируемой величины: стресс или напряжения

а) б)

Рисунок 48 – Распределение эквивалентных напряжений в шестерни при действии максимальной нагрузки: а – без учета упрочнения; б – с учетом упрочнения

а) б)

Рисунок 49 – Циклы при действии максимальной нагрузки: а – без учета упрочнения; б – с учетом упрочнения

Рисунок 50 – Распределение запаса по выносливости: а – без учета упрочнения; б – с учетом упрочнения

Таблица 10 – Расчетные случаи для расчета выносливости шестерни под действием рабочих нагрузок

№ варианта	Модуль m, мм	Число зубьев шестерни Z	Коэффициент смещения зубьев шестерни X	Диаметр посадочного отверстия шестерни, мм	Кол-во «окон»	Размер силы F, Н
1	1	20	0	5	5	25, 50…200
2		18	0.5	5	4
3		22	0.5	5	5
4		24	0	6	6
5		26	0.3	6	7
6		28	0.3	6	8
7		30	0	6	7
8		32	-0.3	8	8
9		34	0.5	8	7
10		36	1	8	6
11	2	20	0	10	5	50, 100…400
12		18	0.5	10	4
13		22	0.5	10	5
14		24	0	12	6
15		26	0.3	12	7
16		28	0.3	12	8
17		30	0	12	7
18		32	-0.3	16	8
19		34	0.5	16	7
20		36	1	16	6