4.Определение напряженно – деформированного состояния конической трубы в среде ansys Workbench
4.1.Построение схемы проекта
Для перехода из среды UGS NX в ANSYS Workbench в пункте меню выбираем вкладку «ANSYS» «ANSYS Workbench» (рис.14)
Рис.14
После
чего открываем окно Ansys
, Unsaved Project
Workbench, в котором нужно
построить схему проекта (рис.15)
Рис.15
На поле Project Schematic уже имеется модель конической трубы – А - Geometry. Теперь необходимо добавить расчетную схему и библиотеку материалов. Для этого выбираем пункт Static Structural, затем удерживая кнопку мыши переносим его в поле Project Schematic. После этого в поле Project Schematic появляется окно B - Static Schematic (рис.16 рис.17)
Рис.16
Рис.17
Затем в окне Component Systems выбираем пункт Engineering Data, и перетаскиваем его в поле Project Schematic. После чего на поле Project Schematic появляется окно Engineering Data (рис.18 рис.19).
Рис.18
Рис.19
После чего накладываем связи между окнами A и B, B и C , соединяя «Geometry» «Model» и «Engineering Data» «Model», получая схему проекта (рис.20)
Рис.20
Теперь необходимо задать модуль упругости для нашего материала. Для этого кликаем правой кнопкой мыши на пункт «Engineering Data» в блоке «В» и нажимаем «Edit» (рис.21)
Рис.21
И в появившемся окне «Structural Steel» в разделе «Young’s Modulus» меняем значение модуля упругости на 28570000000 Па и в окне «Poisson’s Ratio» значение коэффициента Пуассона на 0.28 (рис.22)
Рис.22
Далее возвращаемся обратно на поле «Project Schematic» , нажимая «Return to project» (рис.23)
Рис.23
Теперь приступим к расчету конической трубы. Для этого в окне «Static Structural» в пункте «Model» кликаем правой кнопкой мыши и выбираем команду «Edit» (рис.24).
Рис.24
4.2.Построение сетки конечных элементов
Появляется окно Static Structural – Mechanical (ANSYS Multiphysics) (рис.25).
Рис.25
Нажимаем правой кнопкой мыши на модель конической трубы и в появившемся окне кликаем «Select All» (рис.26).
Рис.26
Далее в окне «Outline» выбираем команду «Mesh». В пункте «Mesh» кликаем правой кнопкой мыши и выбираем команду «Generate Mesh». После выполнения команд получаем сетку конечных элементов (рис.27 и рис.28).
Рис.27
Рис.28
4.3.Приложение к модели граничных условий
Чтобы рассчитать коническую трубу нужно:
1. Жестко зафиксировать коническую трубу . В окне «Outline» выбираем команду «Static Structural» «Insert» «Fixed Support» (рис.29)
Рис.29
Затем выбираем нижнее основание трубы и нажимаем «Apply» (рис.30 и рис.31)
Рис.30
Рис.31
2.Приложить нагрузку. В окне «Outline» выбираем команду «Static Structural» «Insert» «Force» (рис.32)
Рис. 32
Выбираем место приложения нагрузки и задаем силу в окне «Details of Force» в пункте «Definition» в направлении «X» , затем нажимаем на «Apply» (рис.33 и рис.34)
Рис.33
Получаем расчетную схему
Рис.34
4.4.Расчет и анализ полученных данных
После построения сетки и наложения граничных условий приступаем к расчету. Для этого в окне «Outline» на пункте «Solution» нажмем правую кнопку мыши, и в появившемся окне нажмем команду «Solve» (при нажатии начнется расчет конической трубы на прочность) (рис.35)
Рис.35
Когда расчет закончен приступаем к просмотру результатов. Для этого на пункте «Solution» нажимаем правую кнопку мыши , затем нажимаем команду «Insert», и в появившемся окне выбираем различные состояния:
1. Деформации конической трубы (Total Deformation)
Рис.36
Как только появилась команда «Total Deformation» , нажимая правой кнопкой мыши и выбирая «Evalute All Results» производим расчет (рис.37)
Рис.37
На (рис.38) изображено деформированное состояние конической трубы ,т.е. его максимальные перемещения при воздействии нагрузок
Рис.38
Для следующих расчетных случаев производим аналогичные операции
2.Нормальные напряжения (Normal Stress) (рис.39)
Рис.39
3.Максимальное основное напряжение (Equivalent Stress) (Рис.40).
Рис.40
Теперь в таблице 1 приведем максимальные и минимальные значения деформации и напряжений при модуле упругости E1=28570000000 Мпа
Таблица 1
Object name |
Total Deformation |
Normal Stress |
Equivalent Stress |
Minimum |
0 , m |
-40.923 MPa |
0.47796 MPa |
maximum |
1.0602 , m |
46.554 MPa |
116.49 Mpa |
Теперь проведем аналогичные операции изменяя модуль упругости:
1) При E2=40580000000 Мпа (результаты приведены в таблице 2)
Total Deformation (рис.41)
Рис.41
Normal Stress (рис.42)
Рис.42
Equivalent Stress (рис.43)
(рис.43)
Таблица 2
Object name |
Total Deformation |
Normal Stress |
Equivalent Stress |
Minimum |
0 , m |
-40.923 MPa |
0.47796 MPa |
maximum |
0.74643 , m |
46.554 MPa |
116.49 Mpa |
2) При E3=64000000000 Мпа (результаты приведены в таблице 3)
Total Deformation (рис.44)
Рис.44
Normal Stress (рис.45)
Рис.45
Equivalent Stress (рис.46)
Рис.46
Таблица 3
Object name |
Total Deformation |
Normal Stress |
Equivalent Stress |
Minimum |
0 , m |
-40.923 MPa |
0.47796 MPa |
maximum |
0.47328 , m |
46.554 MPa |
116.49 Mpa |