книги / САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде ANSYS

Рис. П10.5. Поля эквивалентных напряжений по Мизесу на первом шаге

Рис. П10.6. Поля эквивалентных напряжений по Мизесу на втором шаге

Рис. П10.7. Поля эквивалентных напряжений по Мизесу на третьем шаге

Приложение 11

Модальный и гармонический анализ оболочечной конструкции*

Постановка задачи

Тонкостенный кронштейн с толщиной 2,54 мм и формой, представленной на рис. П11.1, имеет размеры 101,6 177,8 мм. Радиус из-

Препроцессинг

1. Выбор типа анализа (для деактивации пунктов меню, не соответствующих данной задаче):

Main Menu Preferences Structural.

2. Выбор типа твердотельных элементов и задание вещественных констант:

Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add Structural Shell Elastic 8 node 93 OK

* Автор – С.М. Балакин, сотрудник Санкт-Петербургского представительства CAD-FEM.

252

В данном примере используются опции по умолчанию.

Задание вещественных констант (толщина оболочечной конструк-

(по умолчанию это означает равномерную толщину элементов).

Рис. П11.2. Окно задания вещественных констант

3. Задание свойств материала (сталь) в единицах СИ.

Задание значений модуля упругости (ЕХ, Па), коэффициента Пуас-

253

4. Построение геометрической модели.

4.1. Построение четверти конструкции. Установите параметры отображения рабочей плоскости (рис. П11.4, à):

Рис. П11.3. Окно определения модели поведения материала

4.3.Перенесите центр рабочей плоскости (местоположение триады)

âточку с координатами [0, 0.0762, −0.0508] (ðèñ. Ï11.4, á):

Utility Menu WorkPlane Offset WP by Increments

введите в «окне» «X, Y, Z Offsets» значения: 0, 0.0762, –0.0508 OK. 4.4. Создайте прямоугольную область в рабочей плоскости:

254

4.5.Постройте четверть круга

âрабочей плоскости:

4.9. При раздельном создании твердотельных объектов их смежные ключевые точки, имея практически одинаковое положение в пространстве, не совпадают, что приводит к разрыву геометрических объектов. Для исключения такого явления производится операция «слияния» объектов,

имеющих различие по координатам меньше установленного уровня (по умолчанию – 10 –4).

Выполните операцию «слияния»:

255

Main Menu Preprocessor Numberung Ctrls Merge ltems Keypoints OK.

4.10. Перенесите центр рабочей плоскости (местоположение триады) в точку с координатами [0.0381, 0.0381, 0] (перенос производится в координатах текущего положения рабочей плоскости):

Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Incrementsвведите в «окне» «X, Y, Z Offsets» значения: 0.0381, 0.0381, 0 OK.

4.11. Создайте круг отверстия:

Main Menu Preprocessor Modeling Create Area Circle Solid Circle →

Radius 0.003175 OK.

4.12.Вычтите из верхней фигуры созданный круг.

4.13.Возвратите рабочую плоскость в исходное состояние в начале системы координат:

Utility Menu WorkPlane Align WP with Global Cartesian.

4.14.Выключите отображение сетки рабочей плоскости:

Utility Menu WorkPlane Display Working Plane.

4.15.Создайте две новые точки с номерами 100 и 101:

4.16. Создайте поверхность путем поворота линии L1 (нижняя линия прямоугольника) вокруг оси, образуемой точками 100 – 101. Перед этим отобразите все типы объектов:

Utility Menu Plot Multi-Plots,

Main Menu → Preprocessor → Operate → Exrtude/Sweep → Lines → About

OK.

4.17. Для удобства выбора точки обзора объекта включите динами- ческий режим обзора:

Utility Menu Plot Ctrls Pan, Zoom, Rotate Dynamic Mode

256

и, удерживая правую клавишу мыши, поверните модель (или, без вклю- чения динамического режима, при нажатой клавише Ctrl).

5. Построение сеточной модели.

5.1. Задать число разбиений на контурных линиях, для этого отобра-

Произведите сеточное разбиение остальных областей (регулярная сетка, Mapped-метод):

257

Mesh ToolsMeshAreas -Shape- Quad-Mesher-MappedMesh

укажите курсором прямоугольную и цилиндрическую областиOK. Закройте окно Mesh Tools Close.

5.4. Для построения половины модели произведите зеркальное отображение построенных геометрических и конечно-элементных моделей:

Main Menu Preprocessor Modeling Reflect Area Pick All OK →

Поскольку созданные зеркальным отображением объекты не полностью граничат с исходными, для полного совпадения граничных ключе- вых точек и узлов произведите операцию слияния объектов для обоих

5.5. Для следующего шага зеркального отражения создайте отдельную локальную систему координат. Новая система координат также является декартовой (картезианской) с центром в центре глобальной системы координат, но повернутой относительно последней вокруг оси Õ на угол, равный 45 градусам (против часовой стрелки – положительное направление). Это позволит произвести зеркальное отображение объектов относительно плоскости X′Y′ в новой системе координат. Заметим, что при создании локальной системы координат Вы по умолчанию делаете ее активной:

Utility MenuWork PlaneLocal Coordinate SystemCreate Local CS At Specified Loc

–введите в поле ввода диалогового окна положение центра новой системы координат: 0, 0, 0 OK;

–введите в таблице номер системы координат: 11; угол поворота от-

носительно исходной системы координат: THYZ 45 OK.

5.6. Для построения полной модели произведите зеркальное отображение всех построенных геометрических и конечно-элементных моделей:

Main Menu Preprocessor Modeling Reflect Area Pick All OK →

258

Повторите операцию зеркального отображения относительно плоскости Y-Z. Повторите операцию по слиянию пограничных объектов.

5.8. Для получения информации о количестве созданных объектов

6. Создание компонентов.

Для дальнейшего удобства задания граничных условий создайте поименованные компоненты узлов, т. е. для выполнения операций будет достаточно указать имя этого компонента вместо перечисления узлов.

6.1. Создайте компонент, включающий узлы на контуре левого верхнего отверстия. Для этого отберите линии этого отверстия:

ANSYS Utility MenuSelectEntitiesLines – By Num/PickApply

установите отметку «box» и выделите «резиновым окном» линии верхнего левого отверстияOKустановите Nodes – Attached toLines, all

OK.

Эта операция отбирает все узлы, лежащие на выделенных линиях.

6.2. Повторите последовательно все операции для создания компонента, включающего узлы контура правого верхнего отверстия, именуя

259

его TR. Аналогичным образом создайте компоненты для узлов контура нижнего левого (BL) и нижнего правого (BR) отверстий.

6.3. Сохраните текущее состояние проекта в базу данных:

Utility Menu File Save as… введите spectr_e.db ÎÊ.

На этом месте Вы можете прервать Ваши действия и выйти из программы.

7. Проведение модального анализа.

7.1. Войдите в решатель и выберите тип анализа:

Main MenuSolution-Analysis Type- New AnalysisType of analysis

→Modal.

7.2.Закрепите жестко узлы по контуру верхних отверстий. Для этого отберите узлы, входящие в соответствующие компоненты (рис. П11.5):

Рис. П11.5. Окно отбора компонентов и ансамблей

Введите ограничение на все перемещения и углы для выделенных узлов:

260