1403 / 4 лабораторная работа (стр.45) вариант 19
.pdf
Fluid Flow (CFX) – приложение для выполнения анализа с использованием CFD CFX.
Fluid Flow (FLUENT) – приложение для выполнения анализа с использованием CFD FLUENT.
DesignModeler (геометрия) – приложение для создания и редактирования CAD-геометрии и подготовки твердотельной модели для использования в дальнейших расчетах.
Engineering Data – приложение для определения свойств материала. Meshing Application – приложение для генерации области расчета
CFD и генерирования сетки.
Design Exploration – приложение для проведения проектных исследований и оптимизации анализов.
Finite Element Modeler (FE Modeler) – приложение для адаптации сетки, полученной в NASTRAN и ABAQUS, при использовании в ANSYS.
Рабочее окно Workbench представлено на рис. 1.
Рис. 1. Рабочее окно Workbench:
1 – главное меню; 2 – панель инструментов проекта; 3 – основное окно проекта;
4 – окно сообщений; 5 – окно свойств выбранного объекта
41
Схема проекта содержит необходимые этапы выполнения анализа
(рис. 2). Проект может содержать несколько таких блоков для различных типов инженерных расчетов, между которыми могут устанавливаться свя-
зи (рис. 3).
Рис. 2. Блок проекта:
1 – задание свойств материалов; 2 – создание геометрической модели;
3 – генерация сетки; 4 – задание параметров симуляции; 5 – решение задачи;
6 – предоставление результатов анализа
Рис. 3. Настройка связей:
1 – совместное использование параметров;
2 – простая связь для передачи данных
42
2.1.ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА ANSYS MECHANICAL
ВИНЖЕНЕРНОМ АНАЛИЗЕ
Пакет ANSYS Mechanical позволяет решить практически любую за-
дачу механики деформируемого твердого тела или получить сопряженное решение задачи механики с решением задач других областей физики,
например гидрогазодинамики, теплопереноса или электромагнетизма.
Данный пакет предлагает возможность создания единой фундаментальной матрицы взаимодействия полей с поддержкой акустического, пьезоэлек-
трического, термопрочностного и термоэлектрического типов анализа.
При наличии продукта ANSYS CFD или ANSYS Emag также можно про-
вести анализ взаимодействия конструкции с различными текучими среда-
ми или электромагнитными полями соответственно. Подобные расчеты помогут будущему инженеру лучше оценить реакцию их моделей на все-
возможные комбинации явлений.
ANSYS Mechanical способен решать следующие типы задач:
–прочностной анализ – статический;
–линейная и нелинейная устойчивость;
–контактные задачи;
–тепловой анализ и т. д.
Данный пакет включает полный набор линейных и нелинейных эле-
ментов, удобную для использования и редактирования базу материалов от конструкционной стали до резины, а также широкий набор методов реше-
ния (решателей). Это позволяет легко решать самые сложные и комплекс-
ные задачи, даже если они включают нелинейный контакт.
Рабочее окно Mechanical представлено на рис. 4.
43
Рис. 4. Окно Mechanical:
1 – главное меню; 2 – панель инструментов; 3 – дерево проекта;
4 – настройки элементов проекта; 5 – окно просмотра модели; 6 – сообщения системы
Панель инструментов имеет широкую функциональность и предна-
значена для настройки отображения проекта и проведения его анализа.
Дерево проекта отображает разделы проекта, используемые для про-
ведения анализа.
Настройки элементов проектов меняются в зависимости от вы-
бранного раздела дерева проекта и предназначены для контроля парамет-
ров проекта.
Сообщения системы отображают сообщения об ошибках системы и дают рекомендации для их устранения.
44
Лабораторная работа № 4 ПРОЧНОСТНОЙ АНАЛИЗ ШАТУНА КОМПРЕССОРА
Цель работы
Изучение основных этапов проведения прочностного анализа в среде ANSYS Workbench. Приобретение студентами навыков использования программного инструмента ANSYS – Static Structural при проведении прочностного анализа шатуна компрессора.
Описание работы
Используя расчетный инструмент Static Structural, необходимо рассчитать напряжения, деформации и запас прочности для шатуна компрессора (рис. 1). Известны направление действия векторов силы Рy и Рx, приложенных к поверхности отверстия под палец поршня, а также материал шатуна (табл. 1).
Рис. 1. Схема канала № 1
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Материалы |
Рx, МПа |
Рy, МПа |
Тепловое состояние, оС |
|
|
|
|
|
1 |
Сталь, медь |
–5 |
0 |
10 |
2 |
Титан, медь |
1 |
3 |
15 |
3 |
Алюминий, медь |
3 |
2 |
20 |
4 |
Алюминий, медь |
0 |
5 |
25 |
5 |
Сталь, медь |
–2 |
3 |
30 |
45
|
|
|
|
Окончание табл. 1 |
|
|
|
|
|
Вариант |
Материалы |
Рx, МПа |
Рy, МПа |
Тепловое состояние, оС |
6 |
Титан, медь |
0,5 |
6 |
10 |
7 |
Алюминий, медь |
–1 |
3 |
15 |
8 |
Сталь, медь |
–7 |
0 |
20 |
9 |
Сталь, медь |
2 |
0 |
25 |
10 |
Титан, медь |
4 |
2 |
30 |
11 |
Алюминий, медь |
6 |
1 |
10 |
12 |
Алюминий, медь |
0 |
5 |
15 |
13 |
Сталь, медь |
0 |
3 |
20 |
14 |
Титан, медь |
–3 |
0 |
25 |
15 |
Алюминий, медь |
0 |
4 |
30 |
16 |
Алюминий, медь |
–1 |
0 |
10 |
17 |
Сталь, медь |
–1 |
3 |
15 |
18 |
Титан, медь |
5 |
2 |
20 |
19 |
Алюминий, медь |
5 |
0 |
25 |
20 |
Алюминий, медь |
4 |
1 |
30 |
21 |
Сталь, медь |
2 |
1 |
10 |
22 |
Титан, медь |
0 |
4 |
15 |
23 |
Алюминий, медь |
–4 |
4 |
20 |
24 |
Титан, медь |
–2 |
0 |
25 |
25 |
Сталь, медь |
3 |
2 |
30 |
Порядок выполнения лабораторной работы
1. В рабочем окне Workbench выбираем расчетный блок Static Struc-
tural (рис. 2) двойным нажатием левой кнопки мыши (ЛКМ).
Рис. 2. Выбор расчетного инструмента Static Structural
46
2. В первую очередь необходимо добавить свой материал в расчетную модель (по умолчанию установлена сталь). Для этого выполняем следую-
щие действия (рис. 3): |
|
2.1. Переходим в раздел Engineering Data |
двойным |
нажатием ЛКМ и выбираем раздел Engineering |
Data Sources |
.
2.2. Нажимаем на библиотеку General Materials 
и в окне
Outline of General Materials нажимаем на плюс 
напротив необходимых
материалов.
2.3. Закрываем раздел Engineering Data.
Рис. 3. Добавление материала
3. Далее переходим в раздел Geometry 
для загруз-
ки 3D-модели.
4. В открывшемся окне выбираем File→Import External Geometry File... (рис. 4). После чего выбираем расчетную геометрию и нажимаем
47
кнопку Открыть. Для того чтобы в окне просмотра отобразилась модель шатуна, нажимаем кнопку Generate на панели инструментов (рис. 5). По-
сле этого окно Geometry можно закрыть или свернуть.
Рис. 4. Импортирование геометрии
Рис. 5. 3D-модель канала в окне просмотра
5. Переходим в раздел Model 
в окне Workbench
(рис. 6).
48
Рис. 6. Окно Meсhanical
6. В первую очередь задаем вид материала для своего варианта. Для этого раскрываем вкладку Geometry и выбираем модель Solid. В окне Details of "Sоlid" переходим в раздел Material и напротив Assignment
(назначение) выбираем свой материал (рис. 7).
Рис. 7. Выбор материала
7. Теперь необходимо построить сеточную модель. Для этого используем команду в разделе Defaults окна настроек Defaults of
49
Mesh→Relevance (фактор плотности сетки в данной работе оставим без изменения) и устанавливаем значение 10. Также изменим параметр Relevance Center (среднее значение фактора плотности сетки) и выставим значение Fine (мелкая сетка), как представлено на рис. 8.
Рис. 8. Задание общего качества конечных элементов
8. Генерируем сетку, нажав для этого Update 
в верхней панели. После этого на модель канала должна наложиться сгенерированная сетка (рис. 9).
Рис. 9. Сгенерированная сетка
50