Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Современные методы прочностных расчетов элементов конструкции гидромашин. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Рис. 2.8. Начальная расчетная сетка

Рис. 2.9. Запуск исследования на прочность

Рис. 2.10. Эпюра напряжений в теле штока

выбираем наружную поверхность штока, указанную на рис. 2.12. Результаты зондирования строят для всей поверхности и берут среднеквадратичные напряжения.

Количество элементов и узлов сетки можно узнать в подробных сведениях на иконке «Сетка» (рис. 2.13).

Данные заносятся в табл. 2.2, форма которой представлена далее.

После первого расчета необходимо изменить сетку на увеличение количества ее расчетных узлов. Для сетки на твердом теле численная точность достигается лучше всего при сетке с одинаковыми идеальными тетраэдраль-

Рис. 2.11. Максимальные

значения на эпюре напряжений

ными элементами, чьи кромки равны по длине. Для всей формы

Рис. 2.12. Зондирование поверхности на напряжения

Рис. 2.13. Количество узлов и элементов расчетной сетки

Таблица 2.2

Результаты прочностного расчета штока гидроцилиндра

Номер

расчета

Количество

элементов сетки, шт.

1 … … … …

… … … … …

8 … … … …

Количество

узлов сетки,

шт.

Максималь-

ные напря-

жения, МПа

Напряжения на

внешней поверх-

ности, МПа

невозможно создать сетку идеальных тетраэдральных элементов. Из-за малых кромок, изогнутой формы, тонкостенных элементов и острых углов одни кромки некоторых созданных элементов длиннее других. Когда кромки элемента намного отличаются по длине, точность результатов снижается.

С увеличением количества элементов сетки ее качество улучша-

ется, а точность расчета повышается. Однако при определенных

Рис. 2.14. Изменение параметров сетки

параметрах увеличение количества элементов уже не приведет к изменению результатов расчета, поэтому необходимо изучить сходимость сетки. Для этого следует изменить параметры существующей сетки и заново провести расчет.

Изменить параметры сетки следует посредством постепенного уменьшения размера максимального элемента до следующего ряда значений: 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 мм (рис.2.14). Кроме того, следует изменить параметр «Точки Якобиана» на 16. Коэффициент Якобиана параболического тетраэдрального элемента при расположении всех средних узлов точно на середине прямых кромок равен 1,0. Коэффициент Якобиана на точке внутри элемента предоставляет меру степени искаженности элемента в этом месте и возрастает с увеличением кривизны кромок. Программа рассчитывает коэффициент Якобиана на выбранном количестве гауссовых точек для каждого тетраэдрального элемента. Основываясь на стохастических исследованиях, можно увидеть, что

коэффициент Якобиана меньше или равный сорока приемлем. Программа автоматически настраивает положения средних узлов искаженных элементов, чтобы убедиться, что все элементы проходят якобиеву проверку.

Результаты расчета для всех последующих вариантов сетки заносятся в табл. 2.2. Следует отметить, что в некоторых случаях при построении сетки могут быть ошибки, которые связаны с размерами построенных элементов и с геометрией штока. В этом случае требуется изменить размер элемента в разумных пределах и попытаться построить сетку снова.

2.2.3. Обработка и анализ результатов расчета

На основе результатов расчетов строятся графики зависимости максимальных напряжений и напряжений в теле штока от количества узлов сетки. При определенных значениях количества узлов результаты расчета напряжений уже не должны значительно изменяться (рис. 2.15.) или будут меняться незначительно.

700

σ, МПа

600

500

400

300

200

100

0 100 000 200 000 300 000 400 000 500 000 600 000 700 000 800 000

Рис. 2.15. Результаты расчета штока на прочность

max

шт

Узлы, шт.

Рис. 2.16. Напряжения в теле штока

Рис. 2.17. Зона с напряжениями определенного значения

Проанализировав полученный график, можно сделать вывод о необходимости и достаточности построенной сетки или дальнейшего ее улучшения.

Для конечного варианта расчета с наиболее подробной сеткой следует привести эпюры напряжений в теле вала. Для этого надо воспользоваться функцией «Ограничение сечения» в результатах напряжений (рис. 2.16) и выбрать плоскость, которая рассечет шток пополам.

Для указания зоны напряжений необходимо воспользоваться функцией «Изометрия–Ограничение» в результатах напряжений, указав интересующую зону напряжений (рис. 2.17).

Результаты расчета по рис. 2.10, 2.16, 2.17 следует внести в отчет по лабораторной работе.

2.2.4. Исследование сеточной сходимости в галтельных переходах. Анализ результатов расчета в зависимости

от типа решающей программы

Для получения требуемой геометрии в уже имеющейся модели штока необходимо создать дополнительную конфигурацию, в которой он будет обрезан. Для этого создаем новую конфигурацию (рис. 2.18) и на плоскости штока создаем эскиз, который будет вырезать лишние для расчета части (рис. 2.19). Модель отсекаем с одной стороны поршня до линии перехода вала Ø116 в Ø120, так как

Рис. 2.18. Добавление конфигурации в имеющуюся модель

Рис. 2.19. Эскиз для выреза на модели штока

в этой части находятся минимальные радиусы скругления и максимальные напряжения, полученные на основе расчета. Сдругого торца отсекаем резьбовой участок.

В полученной конфигурации обрезанной модели задавать давление, действующее на шток, не имеет смысла, поскольку полученные нагрузки не будут соответствовать исходным данным. Поэтому давление заменяем эквивалентной силой, действующей на торец штока в направлении растяжения или сжатия (в зависимости от варианта задания). Эта сила будет равняться

F = p

Sшт, (1)

где p – исходное давление на шток, МПа; S по оси перемещения штока, м

– площадь давления

шт

В полученной конфигурации создаем новый статический расчет, в котором будем исследовать сходимость сетки. Зафиксированной геометрией служит торец со стороны резьбы, которая была зафиксирована до этого. А силу, рассчитанную по формуле (1), прикладываем к противоположному торцу по направлению в зависимости от варианта задания (рис. 2.20).

Сетка создается на основе кривизны с параметрами максимального (5 мм) и минимального (1 мм) размеров элемента. Эти параметры участвовали в расчете полноценного штока как минимальные. Точек Якобиана – 16. После создания сетки проводим расчет (рис. 2.21).

Интересующими нас результатами будут максимальные напряжения и напряжения в теле вала штока большего диаметра (рис.2.22). Используя инструмент «Зондирование», находим напряжения. Результаты исследования заносим в табл. 2.3.

После сохранения результатов расчета необходимо заново построить сетку на основе смешанной кривизны, в которой можно рассчитать минимальный размер элемента по предложенной геометрии (рис. 2.23). При этом максимальный размер элемента не меняется. Приняв минимальный размер элемента, производим расчет, результаты заносим в табл. 2.3.

Следующим шагом будет построение сетки с уменьшением минимального размера элемента в два раза. Предложенный размер уменьшаем в два раза, округляя до одного знака после запятой (скорее всего, получится значение 0,2). Проводим расчет, результаты заносим в табл. 2.3.

Рис. 2.20. Приложение силы к торцу штока

Рис. 2.21. Результаты первичного расчета

Таблица 2.3

Процентное отклонение

осредненного значения, %

полученных напряжений от

Н ап р я ж ен и я

на внешней по-

верхности, МПа

ные напря-

Максималь-

жения, МПа

ячейки, мм

ный размер

Минималь-

Сравнение результатов прочностного расчета штока гидроцилиндра

та

расче-

Номер

Тип решающей

программы

расчета целого

– – … … –

Среднее значе-

штока

ние напряжений

… … … … …

Direct Sparse 1 … … … …

… … … … …

Результаты

Особое исследо-

Intel Direct

Large Problem

FFEPlus … … … … …

Direct Sparse

Sparse

вание штока

… … … … …

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]