Лабораторная работа № 2 конечно-элементный анализ сборки

Порядок работы:

1. Откроем в SolidWorks файл предварительно созданной твердотельной модели-сборки, либо импорт твердотельной модели, созданной в другой системе и сохраненной в формате, поддерживаемом SolidWorks. Для этого с помощью команды открыть через стандартный диалог открытия файла, выберем сборку crank.sldasm – рис. 22 (которая показана в данном примере) или иную.

Р ис. 22. Сборка

2. Аналогично лабораторной работе 1 настроим параметры COSMOSWorks, в случае необходимости включим COSMOSWorks через меню «Добавления».

3. Создадим новое исследование, зададим имя расчета, например, Initial, выберем тип анализа - статический, тип сетки - на твердом теле. Введенные настройки показаны на рис. 23.

Р ис. 23. Настройки нового упражнения

4. Зададим материал рассчитываемой сборки, щелкнув правой кнопкой мыши по иконке «Твердотельные». В выпадающем меню выберем «Применить материал ко всем...» - рис. 24. В данном случае заданный материал будет соответствовать всем деталям сборки. Если детали изготовлены из различных материалов, для каждой из них следует задать материал в отдельности. Чтобы задать материал для отдельных деталей, необходимо нажать на значок «+» напротив «Твердотельные», после чего в открывшемся списке деталей провести действия аналогичные заданию материала всей сборки.

Р ис. 24. Запуск диалога выбора материала сборки

5. Приложим нагрузки и граничные условия. Данные действия выполняются аналогично лабораторной работе 1. В качестве ограничений зададим неподвижное состояние внешней цилиндрической поверхности маховика - рис. 25.

Рис. 25. Задание ограничения

Зададим силу, приложенную к цилиндрической поверхности одного из рычагов по направлению вдоль оси X, равную 800 Н (рис. 26).

Рис. 26. Приложение силы

6. Создадим сеточную модель для указанной сборки, получив дискретную конечно- элементную структуру по аналогии с лабораторной работой 1. Результат разбиения представлен на рис. 27.

Р ис. 27. Результат разбиения модели на конечные элементы

7. Запустим выполнение статического анализа сборки с помощью команды из контекстного меню. Подробно процедура запуска анализа описана в лабораторной работе 1.

8. Проанализируем результаты анализа. Откройте результаты расчета напряжений («Усилие сжатия»). Результаты представлены на рис. 28.

Рис. 28. Распределение напряжений в детали

Так как максимальное значение напряжений в модели (соответствует красной зоне) не превышает предел текучести, можно сделать вывод о возможности эксплуатации изделия в заданном режиме.

В случае необходимости изменить размерность выводимой величины или другие параметры с помощью команды «Редактировать определение» - рис. 29 вызовем диалог — рис. 30, в котором произведем требуемые настройки.

Рис. 29. Вызов диалога

Рис.30. Изменение настроек

По аналогии возможно изменение параметров для других результатов расчетов. В папке «Перемещение» откроем результаты расчета деформации сборки в количественном выражении (рис. 31).

Р ис. 31. Деформация модели в количественном выражении

При анализе графического отображения результатов можно сделать вывод, что наибольшее смещение элементов сборки составит менее 0.5 мм. Сделать выводы о возможности ее применения, исходя из условий жесткости можно обладая знаниями об условиях работы узла.

По аналогии с лабораторной работой 1 ознакомьтесь с результатами в папках «Напряжение» и «Деформация».

С помощью результатов папки «Проверка проектирования» (рис. 32) оцените коэффициент запаса прочности модели. В текущем примере минимальное значение равно 7.3, что значительно превышает 1. Из этого возможно сделать следующие выводы:

• узел пригоден к эксплуатации при заданных условиях работы;

• в ряде случаев (авиационная промышленность, массовое производство, применение дорогостоящих материалов и т.д.) конструкцию узла следует облегчить для уменьшения его габаритов, массы или стоимости.

Рис. 32. Проверка проектирования модели

9. Подготовим автоматически создаваемый отчет с помощью команды «Определить...» контекстного меню «Отчет» - рис. 33.

Р ис. 33. Запуск диалога создания отчета

В открывшемся диалоге — рис. 34 произведем необходимые настройки; после нажатия кнопки ОК требуемый отчет будет сформирован по указанному адресу.

Р ис. 34. Диалог настроек отчета

10. Создадим анимацию визуального отображения деформации сборки. Для этого из контекстного меню выберем команду «Анимировать...» - рис. 35.

Р ис. 35. Команда «Анимировать...»

В открывшемся меню — рисунок 36 укажите количество кадров и скорость анимации. Далее нажимаем кнопку «Play»

Р ис. 36. Настройка параметров анимации

Сохраним результаты анимации в виде видеопотока. Меню сохранения и настроек файла представлено на рис. 37.

Р ис. 37. Меню сохранения видеофайла

Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен в электронном виде и содержать:

• изображение рассчитываемой сборки;

• условия ее работы;

• характеристики применяемых материалов;

• обоснованные схемы нагрузок и граничных условий;

• изображение конечно-элементной модели;

• результаты расчета напряжений и перемещений;

• анализ работоспособности модели и предложения по изменению ее конструкции с учетом коэффициента запаса прочности и жесткостных характеристик.

В качестве отчета по лабораторной работе запрещается использовать отчет, сформированный COSMOSWorks.