Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные методы прочностных расчетов элементов конструкции гидромашин. Учебное пособие
.pdf
2.5.3. Обработка и анализ результатов расчета
По результатам расчета
строится эпюра напряжений
и перемещений исследуемой
детали. Кроме того, можно
проанализировать эпюру давлений набегающего потока
на исследуемый «Лист». Для
этого надо во внешних нагрузках в дереве анализа после нажатия правой кнопкой
мыши на элемент «Давление
жидкости» выбрать «Отобразить эпюру» (рис. 2.58). Полученная эпюра изображена
на рис. 2.59.
Эпюры напряжений, перемещений и давления набегающего потока должны быть
включены в отчет по лабораторной работе. Результаты
расчета заносятся в табл. 2.9.
Рис. 2.58. Добавление эпюры
«Давления набегающего
потока»
Рис. 2.59. Эпюра «Давления набегающего потока»
91
Таблица 2.9
Результаты прочностного расчета обтекаемого водой тела
Скорость
потока
… … … … …
Максимальная
сила давления,
Н/м
2
Максималь-
ные напряже-
ния, МПа
Допустимые
напряже-
ния, МПа
Максимальные переме-
щения, мм
2.6. Лабораторная работа 5
Линейный и нелинейный анализ прочности. Деформируемые тела
На практике решения инженерных задач с точки зрения внутренних расчетных алгоритмов важно осознавать, что в нелинейном
анализе нагрузки прикладываются постепенно, фактически программа последовательно решает множество задач. При линейном
статическом анализе всегда делается лишь один шаг: от начального
состояния к конечному. При решении нелинейной задачи все заданные нагрузки будут приложены к телу не сразу.
Исходными данными для каждого последующего шага в нелинейном анализе являются результаты расчета модели на предыдущем шаге. Причем на каждом шаге внутренние и внешние силы
(энергетические параметры) должны быть уравновешены с учетом некоторой погрешности. Величину допустимой погрешности
определяет критерий сходимости (Convergence Tolerances). Обычно
этот критерий задается в процентах от приложенной нагрузки, где
под нагрузкой понимаются все приложенные к модели внешние
силы или (в случае нагружения перемещением) силы реакции.
Обилие настроек объясняется сложностью расчетных алгоритмов,
сопутствующих нелинейному анализу. Типовое значение критерия
сходимости по силам находится в диапазоне 0,1... 1,0 % приложенной нагрузки. В поиске сходимости на шаге решения программа
может выполнить множество итераций. По этим причинам решение
нелинейных задач занимает намного больше машинного времени, чем решение линейных статических задач. Важно осознавать,
что многошагового подхода могут по разным причинам (типам
92
нелинейностей) требовать задачи, результат решения которых не
зависит от времени.
В данной работе необходимо сравнить результаты линейных и
нелинейных расчетов листового элемента, построить деформированные твердотельные элементы и оценить эти деформации.
2.6.1. Исходные данные
Чертеж исследуемого «Листа» на рис. 2.60. На нем указаны геометрические размеры и нагрузки, приложенные к сечению в зависимости от варианта. Номер варианта – порядковый номер студента группы в алфавитном порядке. На основе исходных данных
необходимо построить твердотельную модель и провести линейный
инелинейный статические анализы.
Материал – простая углеродистая сталь из библиотеки SW.
2.6.1. Проведение расчета
В данной работе первым расчетом будет линейный статический
анализ прочности. Для его активации выбираем соответствующую
иконку в модуле SW Simulation. «Лист» должен быть закреплен с
одной стороны, а к противоположной стороне должен быть приложен момент, указанный на рис. 2.60. Зафиксированная геометрия
показана на рис. 2.61.
Для задания крутящего момента надо построить вспомогательную ось, которая будет проходить по центру детали. Для этого строим по центру боковых граней вспомогательные точки с помощью
элемента «Эскиз». Затем, воспользовавшись справочной геометрией, строим по этим точкам ось (рис. 2.62). Задание крутящего
момента на грани «Листа» показана на рис. 2.63.
Сетку для данного исследования можно оставить по умолчанию или сделать с учетом технических возможностей и знаний
студента.
Далее проводится расчет определения напряжений и перемещений.
На основе статического анализа делаем новое нелинейное исследование. Для этого правой кнопкой мыши на вкладке статического
93
№ п/п Номер варианта Крутящий момент, Н*м
1 1 500
2 2 550
3 3 600
4 4 650
5 5 700
6 6 750
7 7 800
8 8 850
9 9 900
10 10 950
11 11 1000
12 12 1050
13 13 110 0
14 14 1150
15 15 1200
16 16 1250
17 17 1300
18 18 1350
19 19 1400
20 20 1450
94
Рис. 2.60. Исходная геометрия «Листа»
Рис. 2.61. Зафиксированная геометрия листа
Рис. 2.62. Вспомогательная ось
Рис. 2.63. Задание крутящего момента на грани «Листа»
95
Рис. 2.64. Создание
нелинейного анализа
на основе линейного
анализа
анализа выбираем «Копировать исследование» (рис. 2.64). В всплывшем окне выбираем «Нелинейное
исследование» и вводим его имя
(рис. 2.65).
В новом нелинейном исследовании меняем свойства материала
исследуемого листа, чтобы подтвердить пластические деформации (рис. 2.66). Также меняем параметры приложенной нагрузки на
представленные на рис. 2.67.
Сетку в этом исследовании
можно оставить по умолчанию.
Далее проводим исследование,
Рис. 2.65. Параметры
нового
нелинейного
исследования
в случае неудач используем алгоритмы, указанные в лабораторной работе 7:
– пробовать сбросить установки сетки до начальных;
– в свойствах расчета изменить максимальный временной инкремент шага в сторону уменьшения;
– в дополнительных свойствах расчета уменьшить «Коэффициент устранения особой точки функции» (например, до 0,5 или
менее).
96
Рис. 2.66. Задание свойств материала
Рис. 2.67. График нагрузки «Листа»
97
2.6.3. Обработка и анализ результатов расчета
На основе результатов расчета будут построены эпюры напряжений и перемещений для двух исследований. Значения на этих
эпюрах должны отличаться, при этом результаты нелинейного
анализа максимально близко к реальности отображает поведение
металла при пластичных деформациях (рис. 2.68).
Эту эпюру для наглядности проведения анализа можно анимировать. Тогда будет показан процесс закручивания детали.
Результаты расчета заносятся в табл. 2.10.
Кроме того, необходимо сравнить деформированные детали,
построенные на основе результатов расчетов. Для этого строятся
деформированные модели для двух случаев расчетов. В меню результатов выбирается пункт «Создать тело из деформированной
формы» (рис. 2.69).
Во всплывшем меню выбираем тело в конфигурации этой модели (рис. 2.70). Можно построить отдельную модель, которая
Рис. 2.68. Эпюра напряжений исследуемого элемента
Результаты прочностного расчета листа
Номер
расче-таТип расчета
1 Линейный … … … …
2 Нелинейный … … … …
Прикла-
дываемый
момент,
Н · м
Макси-
мальные
напряжения, МПа
Допу-
стимые на-
пряжения,
МПа
98
Таблица 2.10
Макси-
мальные
деформа-
ции, мм
Рис. 2.69. Создание
деформированной детали
Рис. 2.70. Создание
деформированной детали
как конфигурации модели
Рис. 2.71. Создание
конфигурации
сечения модели
99
Статический анализ Нелинейный анализ
Рис. 2.72. Анализ деформаций деформированного тела
не будет связана с исходной деталью, но в этом случае будет сложнее
проводить дальнейший анализ.
По этим конфигурациям строим чертежи полученных деформированных сечений. Для этого на пустой лист чертежа переносим
два одинаковых вида (сбоку) закрученной детали. Далее в каждом
виде выбираем соответствующие конфигурации для статического
и нелинейного анализа (рис. 2.71). Результат построения двух
сечений показан на рис. 2.72. Сечениям на рис. 2.72 необходимо
дать оценку.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]