Вопросы для самоконтроля
Как создать осесимметричную модель конструкции.
Как выполнить чертеж в поле с положительными значениями XY в программе Autodesk Simulation Multiphisics.
Как активировать в Autodesk Simulation Multiphisics 3-D Visualization.
Какую геометрию выбрать для осесимметричной модели (Element Definition).
Какой контакт и как между телами необходимо задавать.
Как и какие задавать закрепления.
Как и какие нагрузки прикладывать к модели.
Как провести расчет модели.
Расшифровка результатов: напряжений и деформаций.
Как определить смещение узлов.
Методика расчета сосудов, находящихся под действием внутреннего давления с линейными свойствами материалов
Полый сосуд, находящийся под воздействием внутреннего давления, является распространенной пространственной формой среди деталей в машиностроении. Такие конструкции широко применяются в авиационной, нефтяной, газовой промышленности, в строительстве, в теплоэнергетике и т.п. Различные методы теории упругости позволяют провести прочностной анализ таких конструкций. Благодаря программе Autodesk Simulation Multiphysics 2015 (надо отметить, что существует достаточно разнообразный выбор программ других компаний) можно провести анализ напряжений и деформаций для подобных конструкций.
Принципиальная методика работы по расчету статических напряжений 3d модели с линейными свойствами материалов и нелинейной прокладкой
Примером применения данной программы на практике является прочностной расчет, проведенный для модели сосуда, нагруженного внутренним давлением. Модель аналога сосуда была создана в программе Autodesk Inventor1. Модель разрабатывалась в упрощенном виде со сглаженным контуром, с учетом характерных особенностей конструкции. На прочность рассчитывался верхний и нижний корпус модели. Фланцевое соединение корпусов осуществляется анкерными болтами. В программе предусмотрена возможность заложить прокладку с нелинейными свойствами (см. пункт 2.4.2.).
На рис. 28 показана разработанная модель насоса с частями корпуса, соединенными болтами.
После создания модели и разбиения ее на конечные элементы определяются граничные условия: закрепления, нагрузка (внутреннее давление q).
Рис. 28. Модель сосуда
На рис 29 показана нижняя часть корпуса с приложенным внутренним давлением и закреплением на опорах
Рис. 29. Нагрузки и закрепления нижней части корпуса
В результате расчета получены поля распределения перемещений (рис.30) и напряжений (рис.31) на корпусе насоса. На рис. 32 показан коэффициент безопасности, рассчитанный из условия, что допускаемое напряжение равно 50 МПа.
Рис. 30. Перемещений в корпусе насоса под действием внутреннего давления
Рис. 31. Эквивалентные напряжения по Мизесу
Рис. 32. Коэффициент безопасности
Картина распределения перемещений показала что при определенном давлении возможно расхождение стыка в месте соединения нижнего корпуса и крышки насоса. Это хорошо видно на увеличенном фрагменте стыка (рис.33).
Рис. 33. Смещения узлов (раскрытие стыка)