- •Особенности компрессорно-конденсаторных агрегатов и их применение
- •3.1 Экспорт геометрии из cosmos DesignStar 4.5
- •5.2 Задание материала конструкции
- •5.3 Генерация конечно-элементной сетки
- •5.6 Анализ результатов расчетов
- •6.2 Приложение нагрузок
- •6.3 Определение напряжений и деформаций
- •6.4 Выполнение расчета и просмотр результатов
5.6 Анализ результатов расчетов
Результатами частотного анализа являются собственные частоты изделия и соответствующие им собственные формы колебаний. Формы колебаний представляют собой относительные амплитуды перемещений конструкции в узлах конечно-элементной сетки. По ним можно определить характер движения, осуществляемого системой на частоте колебаний, соответствующей собственной. Для лучшего понимания характера динамических процессов целесообразно использовать специальный инструмент анимации результата, который позволяет увидеть и оценить характер движения в реальном масштабе времени.
При выполнении расчетов на собственные частоты колебаний четвертой модели были получены следующие результаты (Рисунок 5.17 и 5.18).
Рисунок 5.17. Таблица частот собственных колебаний четвертой модели
Рисунок 5.18. Формы собственных колебаний четвертой модели
Как видно из рисунков при доработке конструкции были получены следующие результаты:
-
При установке конструкции без амортизаторов произведено смещение собственных частот колебаний в область 120 Гц, что намного превышает диапазон опасных частот. Следовательно, резонансы данной конструкции не угрожают;
-
При установке на амортизаторах и введении дополнительной точки крепления произведено смещение частот в область 140 Гц, что позволяет предельно снизить возможность возникновения резонанса в конструкции.
При оценке частот собственных колебаний первоначальной модели рамы мы получили слишком большую вероятность возникновения резонансов при колебании конструкции, так как частоты собственных колебаний были достаточно близки к частотам, возникающим при внешнем воздействии на конструкцию. На основании расчетных данных конструкция была доработана таким образом, что собственные частоты конструкции практически в три раза превышают рабочие.
Таким образом, уже на этапе проектирования мы оценили спектр построенных моделей и доработали их с целью получения прочной и надежной конструкции, устойчивой к резонансам и, следовательно, к преждевременному повреждению или разрушению.
6 МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕСУЩУЮ КОНСТРУКЦИЮ РАМЫ
6.1 Характер ударного воздействия
До недавнего времени испытания модели на drop-тестах означали проведение сложного нелинейного динамического конечно-элементного анализа. Программная система ANSYS предлагает средства быстрого и наглядного проведения анализа высоколинейных динамических процессов, например, расчета прочности конструкции при падении (drop-test).
При конструкционном анализе существует 4 типа нагрузок:
-
Inertial Loads – Инерционные нагрузки. Действуют на всю конструкцию. Предварительно необходимо задать плотность материала конструкции для вычисления массы.
-
Structural Loads – Конструкционные нагрузки. Это силы и моменты, действующие на детали конструкции.
-
Structural Supports – Закрепления. Это ограничение степеней свободы, которое исключает движение заданных объектов.
-
Thermal Loads – Тепловые нагрузки. Приводят к неоднородному распределению температуры и тепловому расширению конструкции.
Расчет ударных воздействий (так называемый drop-test) будем проводить для модели, конструкция которой была доработана в соответствии с учетом расчета собственных колебаний. Согласно техническим требованиям конструкция рамы должна выдерживать различного рода ударные нагрузки:
-
с пиковым ударным ускорением 150 м/с2 (15g) длительностью действия ударного ускорения 5-15 мс;
-
с пиковым ударным ускорением 196 м/с2 (20g) (по ГОСТ РВ 20.39.304-98 750 м/с2 (75g)) с длительностью действия ударного ускорения 1-5 мс;
-
с пиковым ударным ускорением 147 м/с2 (15g) с длительностью действия 5-10 мс, свойственных условиям транспортирования в составе объекта.
На основании полученного в результате моделирования ударного воздействия напряженно-деформированного состояния конструкции можно оценить критические, опасные зоны и участки модели, в которых возможно возникновения разрушения или деформации конструкции, оптимальные, рациональные марки материала в зависимости от напряженно-деформированного состояния конструкции, а также оптимальную форму модели.
Для высокоскоростных процессов (протекающих обычно несколько миллисекунд) и при очень больших деформациях приходится делать шаги весьма малыми, чтобы отследить изменение нагрузки и поведение конструкции. Инерционные нагрузки велики и определяются ускорениями конструкции. Для более точного их расчета эффективно будет вводить ускорения (и скорости) в число узловых степеней свободы.
Свойства материала, тип и схема закреплений остаются неизменными. Меняется только характер воздействия на конструкцию.