2. Прочностной статический анализ

Возможности статического прочностного анализа программы ANSYS используются для определения перемещений, напряжений, деформаций и усилий, которые возникают в конструкции или ее составных частях в результате приложения механических сил. Статический анализ пригоден для задач, в которых действие сил инерции или процессы рассеяния энергии не оказывают существенного влияния на поведение конструкции. Такой тип анализа можно использовать во многих приложениях, например, для определения концентрации напряжений в галтелях конструктивных элементов или для расчета температурных напряжений.

Конструкторы и специалисты в области прочности знакомы с этим видом анализа и, вероятно, решали многочисленные задачи статики, используя классические методы или соотношения из соответствующих справочников. В программе ANSYS для решения этих задач используются численные методы. Разрешающее уравнение статического анализа записывается в виде

[K]{u} = {F},

где [K] – матрица жесткостей;

{F} – вектор сил;

{u} – вектор перемещений.

Компоненты вектора сил {F} могут представлять собой сосредоточенные силы, тепловые нагрузки, давления и силы инерции. Можно проводить расчеты по определению таких значений ускорений, которые обеспечивают статическое уравновешивание приложенных к системе нагрузок.

Статический анализ в программе ANSYS может включать такие нелинейности, как пластичность и ползучесть материала, большие прогибы, большие деформации и контактное взаимодействие. Нелинейный статический анализ обычно выполняется при постепенном возрастании нагрузок, чтобы можно было получить верное решение.

Лабораторная работа “Моделирование статической нагрузки на конструкцию в сапр ansys”

Цель работы: построить и выполнить статический расчет уголка с отверстием (рис. 2). Уголок закреплен в зоне отверстия и на его левый край приложена сила.

Т ип анализа	Статический
Тип используемого конечного элемента	Оболочка (Shell)
Тип граничных условий	Жесткое защемление, сосредоточенная сила
Возможности	Вывод полей перемещений и напряжений по Мизесу

Рис. 2

Порядок выполнения работы:

1. Задаем рабочее имя задачи:

UTILITI MENU=> FILE=> CHANGE JOBNAME … задаем переменной FILNAM свое значение латинскими буквами вместо указанного FILE, при этом изменяется имя проекта (группы файлов).

2. Определяем тип анализа:

MAIN MENU=> PREFERENCES…=> STRUCTURAL=> ОК.

3. Выбираем тип используемого элемента и толщину пластин составляющих конструкцию:

MAIN MENU=> PREPROCESSOR=> ELEMENT TYPE=> ADD/EDIT/DELETE…=> ADD…=> STRUCTURAL- SHELL- ELASTUC 4 NODE 63 => ОК=> CLOSE - выбор 4-х угольного конечного элемента.

Определяем толщину пластин. Для этого:

M.M.=> PREPROCESSOR => REAL CONSTANTS=> ADD/EDIT/DELETE…=> ADD…=> ОК=> SHELL THICKNESS AT NODE I TK(I) = 0.003 метра=> ОК=> CLOSE. (в окне вводим 0.003)

4. Выбираем свойства материала и задаем его характеристики.

M.M. => PREPROCESSOR => MATERIAL PROPS => MATERIAL MODELS…=> MATERIAL MODELS AVAILABLE=> STRUCTURAL=> LINEAR=>ELASTIC=> ISOTROPIC=> EX = 2е11 Па, PRXY = 0,3 => ОК=> DENSITY => DENS = 7800 кг/куб.м..(вводим в окнах EX-модуль упругости, PRXY-коэффициент Пуассона, DENS-плотность)

!!! При проведении работы с ANSYS рекомендуется, периодически сохранять выполненную работу. Для этого в TOOLBAR следует нажать кнопку SAVE_DB и ввести имя файла для сохранения полученных результатов (проект).

Для считывания проекта используйте команду RESUME_DB.