Лабораторная работа № 1 конечноэлементный анализ кронштейна
Порядок работы:
Откройте в SolidWorks файл предварительно созданной твердотельной модели aw_anchor_plate.sldprt (рис. 1).
Р
ис.
1. Твердотельная модель изделия
Если пункт COSMOSWorks отсутствует, его необходимо включить в меню «Инструменты», выбрав соответствующую опцию в пункте «Добавления».
В меню «CosmosWorks» откройте пункт «Параметры» (рис. 2).
Р
ис.
2. Настройка параметров
Задайте в качестве системы измерения систему СИ, единицы длины — мм, температуры — градусы Цельсия; по завершению настройки нажмите кнопку ОК.
В дереве конструирования выберете вкладку «CosmosWorks» (рис. 3).
Р
ис.
3. Активация COSMOSWorks
Manager
В контекстном меню иконки открытой детали выберете «Упражнение» (рис. 4).
Р
ис.
4. Выбор расчета
В появившемся диалоговом окне (рис.5) зададим название упражнения, параметры сетки (на твердом теле) и тип расчета - статический анализ.
Р
ис.
5. Настройка исследования
Далее переходим к выбору материала рассчитываемой детали (рис.6). Для этого осуществляем вызов диалога выбора материала (рис.7). Выбрав требуемый материал, нажимаем кнопку ОК.
Р
ис.
6. Вызов диалога выбора материала
Рис. 7. Диалог выбора материала
Зададим граничные условия и нагрузки. По условиям работы деталь закреплена по четырем цилиндрическим отверстиям. К внутренней цилиндрической поверхности крюка приложена нормальная сила. Для задания ограничений выделим отверстия (рис. 8).
Рис. 8. Выбор отверстий
Выбираем диалог задания ограничений (рис. 9). Согласно поставленной задаче будет задано действие по определению фиксирующих связей.
Р
ис.
9. Диалог задания ограничений
Выберем ограничения как показано на рис. 10.
Рис. 10. Задание ограничений
Выбрав поверхность, показанную на рис. 11, вызываем диалог задания силы.
Р
ис.
11. Выбор поверхности для приложения
силы
Настроим параметры приложения силы (рис. 12).
Рис. 12. Настройка параметров приложения силы
Произведем разбиение тела на конечные элементы. Для этого из контекстного меню иконки «Сетка» выберем пункт «Создать» (рис. 13).
Р
ис.
13. Создание сетки
В открывшемся окне при необходимости изменим параметры сетки. При уменьшении размеров ячейки повышается точность расчета, но при этом значительно снижается скорость выполнения задачи (рис.14).
Р
ис.
14. Задание параметров сетки
Результат создания сетки показан на рис. 15.
Р
ис.
15. Сетка на модели
Для запуска анализа щелчком правой клавиши мыши по иконке лр1 вызовем контекстное меню, в котором выберем пункт «Выполнить» (рис. 16).
Р
ис.
16. Запуск выполнения анализа
По окончанию работы расчетного модуля в дереве модели COSMOSWorks формируется группа папок с отчетами. На рис. 17 показан результат расчета распределения напряжений в модели. Синие участки соответствуют наименее напряженным участкам модели, а красные — наиболее напряженным. Сделать выводы о возможности эксплуатации детали при расчетных условиях можно, сравнив полученные значения напряжений с пределом текучести материала детали. Если деталь имеет зоны с напряжениями, превышающими предел текучести, деталь в процессе эксплуатации подвергнется пластической деформации (или при превышении предела прочности разрушению). В данном случае необходимо выбрать другой материал детали, изменить ее конструкцию или прилагаемые к ней нагрузки.
Рис. 17. Распределение напряжений
На рис. 18 показано перемещение элементов детали в результате упругой деформации при заданных параметрах. Исходя из данных на изображении, проведенных в результате исследований, следует сделать выводы о жесткости конструкции. Если перемещения чрезмерно велики, необходимо изменить деталь или ее нагрузки.
Рис. 18. Перемещение элементов модели
На рис. 19 показано распределение напряжений в модели с указанием конечных элементов.
Р
ис.
19. Напряжения с отображением конечных
элементов
Рисунок 20 содержит внешний вид деформированной детали. На нем показана анализируемая деталь, деформация которой многократно визуально увеличена согласно коэффициенту, установленному в настройках системы. Отсутствие цветного окрашивания модели позволяет упростить процесс визуальной оценки деформации детали.
Рис. 20. Внешний вид деформированной детали
На рис. 21 показана проверка правильности проектирования детали. Система в автоматизированном режиме позволяет сформировать выводы о правильности проектирования. Если полученный результат неудовлетворителен, необходимо усилить деталь или изменить условия ее эксплуатации.
Рис. 21. Проверка проектирования
Полученные графические результаты можно визуально отобразить в динамике с помощью соответствующей команды из контекстного меню. Перемещение узлов и элементов в модели отображает закон, по которому изменяются указанные выше характеристики детали при ее плавном нагружении и снятии нагрузки.
Из контекстного меню COSMOSWorks доступна функция автоматического создания отчета в виде html файла. Отчет содержит все графические результаты анализа и их краткое описание.
Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен в электронном виде и содержать:
изображение рассчитываемой детали;
условия ее работы;
характеристики применяемого материала;
обоснованные схемы нагрузок и граничных условий;
изображение конечно-элементной модели;
результаты расчета напряжений и перемещений;
анализ работоспособности модели и предложений по изменению ее конструкции с учетом коэффициента запаса прочности и жесткостных характеристик.
В качестве отчета по лабораторной работе запрещается использовать отчет, сформированный COSMOSWorks.