Расчет стержневой системы методом конечных элементов с использованием пакета solidworks

Цель работы: ознакомиться с порядком расчета стержневой системы в среде SolidWorks методом конечных элементов.

Краткие теоретические сведения

В данной работе исследуется напряженно деформируемое состояние пространственной стержневой системы методом конечных элементов при различных видах нагружения.

Твердотельная модель каркаса контейнера представлена на рис. 1. Там же показан процесс создания нового исследования.

Рис. 1. Статический анализ напряженно деформируемого состояния пространственной стержневой системы

В данном исследовании предполагается приложение силы к нижнему торцевому элементу от погрузочного устройства при закреплении противоположного торца. Опора нижней части каркаса контейнера имитируется креплением, типа «ролик/ползун».

Вид зафиксированного крепления торца показан на рис. 2. Крепление вида «ролик/ползун» показано на рис. 3.

Рис. 2. Задание фиксированного крепления торца на виде «слева»

Рис. 3 Задание крепления типа «ролик/ползун» на виде «снизу»

На рис. 4 показан процесс приложения силы к модели.

Рис. 4. Задание грани для приложения силы с торца

На рис. 5 показано задание граней для приложения вертикальной силы, имитирующей вес груза в контейнере.

На рис. 6 показан процесс задания глобального контакта сборки с параметром сетки «Несовместимая сетка».

Рис. 5. Задание силы, имитирующей вес груза

Рис. 6. Задание глобального контакта всех компонентов сборки

На рис. 7 показан процесс установления параметров сетки конечных элементов. Плотность сетки выбиралась из условия, чтобы ее минимальный размер был меньше 2 мм – толщины уголков, из которых собран каркас контейнера.

Рис. 7. Процесс задания параметров сетки конечных элементов

После запуска решения и получения результатов можно добавить в результаты эпюру коэффициента запаса прочности, щелкнув правой кнопкой мыши на ветке «Резултаты» дерева конструирования и выбрав пункт открывшегося меню «Определить эпюру проверки запаса прочности». Коэффициент запаса прочности показывает, во сколько раз предел текучести больше (запас прочности) или меньше (недостаток прочности) эквивалентного напряжения в узлах сетки.

Порядок выполнения работы

1. Откройте файл «Лаб_раб-5.SLDASM».

2. Активизировав мышью деталь «угольник Нм <1>», переведите ее в режим редактирования кнопкой . Запустите инструмент «Инструменты \ Уравнения...» и измените значение глобальных параметровHm, By, Hy, Ry (Ry=Hy) в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

3. Активизировав мышью деталь «угольник Вм <1>», переведите ее в режим редактирования. Запустите инструмент «Инструменты \ Уравнения...» и измените значение глобальных параметров Bm, By, Hy, Ry (Ry=Hy) в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

4. Активизировав мышью деталь «угольник Лм <1>», переведите ее в режим редактирования. Запустите инструмент «Инструменты \ Уравнения...» и измените значение глобальных параметров Lm, By, Hy, Ry (Ry=Hy) в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

5. Активизируйте SolidWorks Simulation путем выбора данного приложения на вкладке «Продукты SolidWorks». Запустите новое исследование. Задайте тип исследования – «Статический анализ» (рис. 1).

6. Задайте входные параметры: материал из библиотеки «solidworks materials» в соответствии с заданным вариантом (табл. 1), первое крепление – фиксированное крепление грани нижнего торцевого элемента (рис. 2), второе крепление – крепление типа «ролик/ползун» наружных граней четырех нижних элементов (рис. 3), первая нагрузка – сила в 1000 Н, приложенная к грани нижнего торцевого элемпента, противоположного от зафиксированного элемента (рис. 4), вторая нагрузка – сила в 1000 Н, приложенная к внутренним граням уголков, образующих нижнее днище (рис. 5), контакты/зазоры – глобальный контакт для всей сборки типа «связанный» (рис. 6), сетка – заданной плотности, стандартная (рис. 7), запустите решение. Скопируйте полученную эпюру коэффициента запаса прочности с помощью клавиши клавиатуры PrtSc в файл отчета, созданный в MS Word. Измените в деталях «угольник Нм <1>», «угольник Вм <1>» и «угольник Лм <1>» значения глобальных переменных By, Hy, Ry (Ry=Hy) и повторите расчет, скопируйте новую эпюру коэффициента запаса прочности в отчет, сделайте вывод об изменении коэффициента запаса прочности. Отошлите отчет на сервер для проверки.

Контрольные вопросы:

1. Как в модели сборки учитывается вес груза контейнера?

2. Какой вывод можно сделать о прочности модели по значению коэффициента запаса прочности?

3. Как изменить геометрию модели, чтобы значение коэффициента запаса прочности было больше 1?

Таблица 1

Варианты индивидуального задания

Номер варианта	Сортамент уголка By х By х Hy	Hm, мм	Bm, мм	Lm, мм	Материал
1	35х35х4	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
2	40х40х3	2438	2591	6058	Легированная сталь
3	40х40х4	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
4	40х40х5	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
5	45х45х5	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
6	45х45х4	2438	2591	6058	Легированная сталь
7	50х50х4	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
8	50х50х5	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
9	50х50х6	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
10	60х60х5	2438	2591	6058	Легированная сталь
11	60х60х6	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
12	60х60х8	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
13	65х65х6	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
14	65х65х8	2438	2591	6058	Легированная сталь
15	70х70х6	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
16	70х70х7	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
17	40х40х3	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
18	40х40х4	2438	2591	6058	Легированная сталь
19	40х40х5	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
20	45х45х5	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
21	45х45х4	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
22	50х50х4	2438	2591	6058	Легированная сталь
23	50х50х5	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
24	50х50х6	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
25	60х60х5	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
26	60х60х6	2438	2591	6058	Легированная сталь
27	60х60х8	2438	2591	9087	Легированная сталь (SS)
28	65х65х6	2438	2591	12192	Сталь 3кп ГОСТ 535-88
29	65х65х8	2438	2591	3029	Простая углеродистая сталь
30	70х70х6	2438	2591	6058	Легированная сталь

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6