- •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
6.4 Выполнение расчета и просмотр результатов
Выполняем расчет №1. Результаты расчета можно просмотреть последовательно, выбирая на диаграмме необходимый шаг нагружения или выбором при нажатии правой клавиши мыши Retrieve Results. Расчетные результаты обычно представляются на деформированной конструкции в виде изопараметрических контуров и векторов. С помощью контекстных инструментов можно изменить масштаб визуализации деформаций, шкалу и способ представления. При моделировании ударного воздействия на раму, конструкция которой была доработана в соответствии с учетом расчета собственных колебаний, получены следующие результаты (Приведены на рисунке 6.8 - 6.13):
Рисунок 6.8. Распределение деформаций в конструкции при максимальном нагружении (расчет №1)
Рисунок 6.9. Изменение деформации с течением времени при ударном воздействии (расчет №1)
Рисунок 6.10. Величина деформации на каждом временном шаге (расчет №1)
Рисунок 6.11. Распределение напряжений в конструкции при максимальном нагружении (расчет №1)
Рисунок 6.12. Изменение напряжения с течением времени при ударном воздействии (расчет №1)
Рисунок 6.13. Величина напряжения на каждом временном шаге (расчет №1)
Полученные результаты помогают оценить напряженно-деформируемое состояние несущей конструкции. А именно, определить зоны повышенного напряжения и максимального отклонения конструкции от первоначального положения в результате деформации рамы под воздействием удара.
Максимальные напряжения возникают в местах крепления рамы непосредственно под закрепленным компрессором (Рисунок 6.14), что обусловлено значительным весом этой части агрегата, следовательно, в этих местах ударные нагрузки представляют особую опасность.
Рисунок 6.14. Напряжение в местах крепления рамы
Однако полученное в результате максимальное значение напряжения (7,89 ·106 Па) не превышает предела текучести при сжатии/растяжении для конструкционной стали, из которой изготовлена конструкция, - 2,5 ·108 Па. Предел прочности стали составляет 4,6 ·108 Па. Данные характеристики материала для конструкционной стали можно просмотреть в окне «Engineering Data» (Рисунок 6.15). Таким образом, обеспечивается значительный запас прочности для данной несущей конструкции компрессорно-конденсаторного агрегата согласно расчету №1.
Рисунок 6.15. Стандартные физические характеристики стали (библиотека материалов ANSYS)
Выполняя тот же порядок действий, производим расчет модели для других случаев нагружения. При этом изменяем только значения ускорения и длительность их воздействия на конструкцию в соответствии с техническими требованиями и сравниваем с допустимыми предельными значениями. Различные воздействия соответствуют различным режимам работы агрегата.
Произведем расчет №2 несущей конструкции с пиковым ударным ускорением 196 м/с2 (20g) и длительностью действия ударного ускорения 5 мс. Функция нагрузки во времени и значения указаны на рисунках 6.16 и 6.17.
Рисунок 6.16. Распределение ускорения во времени (Расчет №2)
Рисунок 6.17. Значение ускорения на каждом шаге (Расчет №2)
Так как порядок проведения расчета не изменяется, то приведем только полученные при этом результаты (Приведены на рисунках 6.18 – 6.23).
Рисунок 6.18. Распределение деформаций в конструкции при максимальном нагружении (расчет №2)
Рисунок 6.19. Изменение деформации с течением времени при ударном воздействии (расчет №2)
Рисунок 6.20. Величина деформации на каждом временном шаге (расчет №2)
Рисунок 6.21. Распределение напряжений в конструкции при максимальном нагружении (расчет №2)
Рисунок 6.22. Изменение напряжения с течением времени при ударном воздействии (расчет №2)
Рисунок 6.23. Величина напряжения на каждом временном шаге (расчет №2)
Аналогично рассчитаем конструкцию рамы при воздействии пиковых ударных ускорений 147 м/с2 (15g) с длительностью действия 10 мс (Рисунки 6.24 и 6.25), свойственных условиям транспортирования в составе объекта.
Рисунок 6.24. Распределение ускорения во времени (Расчет №3)
Рисунок 6.25. Значение ускорения на каждом шаге (Расчет №3)
Напряженно-деформированное состояние конструкции по результатам расчета №3 имеет следующий вид (Результаты приведены на рисунках 6.26 – 6.31):
Рисунок 6.26. Распределение деформаций в конструкции при максимальном нагружении (расчет №3)
Рисунок 6.27. Изменение деформации с течением времени при ударном воздействии (расчет №3)
Рисунок 6.28. Величина деформации на каждом временном шаге (расчет №3)
Рисунок 6.29. Распределение напряжений в конструкции при максимальном нагружении (расчет №3)
Рисунок 6.30. Изменение напряжения с течением времени при ударном воздействии (расчет №3)
Рисунок 6.31. Величина напряжения на каждом временном шаге (расчет №3)
Таким образом, можно сделать вывод о прочностных качествах конструкции рамы и о целесообразности ее использования в производстве. Доработанная и оптимизированная конструкция устойчива к воздействию пиковых ударных нагрузок, имеет значительный запас прочности – возникающие напряжения не превышают предельных критических. И как следствие – конструкция остается в рабочем состоянии в период эксплуатации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении проекта были решены следующие задачи:
-
Разработан спектр трехмерных конечно-элементных моделей для расчета напряженно-деформированного состояния компрессорно-конденсаторного агрегата с целью анализа воздействия ударных нагрузок и расчета частот и форм собственных колебаний. При разработке были учтены следующие особенности:
- особенности задания условий нагружения при рассмотрении различных видов нагрузки (ударное воздействие);
- характеристики используемых материалов и их свойства для различных моделей;
- особенности задания граничных условий в ANSYS Workbench для моделей с учетом взаимодействия различных частей одной и той же модели.
-
Выполнен расчет частот собственных колебаний конструкции компрессорно-конденсаторного агрегата на основе разработанных моделей;
-
Выполнено моделирование компрессорно-конденсаторного агрегата под воздействием ударных нагрузок различного характера;
-
Разработана и обоснована рациональная конструкция рамы компрессорно-конденсаторного агрегата, соответствующая поставленным техническим требованиям;
Использование информационных технологий в процессе проектирования и пр проведении анализа состояния конструкции в ходе эксплуатации позволяет на начальном этапе оценить все недостатки модели и оптимизировать разработанную конструкцию с минимальными затратами времени и средств еще до момента выпуска продукта.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
-
ТКП 45-2.04-153-2009 (02250). Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы проектирования.
-
ГОСТ 12.2.032-78. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
-
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
-
СНиП 2.04.08-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой СССР.-М.: Машиностроение, 1988.
-
СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Сборник официальных документов по медицине труда и производственной санитарии.
-
СанПиН 9-131-РБ 2000. Гигиенические требования к ВДТ, ЭВМ и организации работы. Издание официальное. Минск, 2000.
-
ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.
-
СНиП 2.01.02 – 85. Противопожарные нормы.–М .: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
-
НПБ – 5- 2005. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
-
ОНТП 24-86. Определение категории помещений и зданий по взрывоопасности и пожарной безопасности. – М.: ВНИИПО МВД СССР, 1985.
-
СНБ 2.02.01-98. Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов. М.: Минскстройархитектура, 2001.
-
Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
-
Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения (к СНБ 2.04.05.-98). М.: Стройиздат, 1985.
-
ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ Оборудование производственное. Общие эргономические требования
-
СН 245-71 Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий.
-
Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР – М.: Электроатомиздат, 1986.
-
Лазаренков A.M. Охрана труда: Учебник. - Мн.: БНТУ, 2004.
-
ГОСТ 12.1.019-79 Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
-
СТ 12.1.045-84. ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контролю.
-
Правила технической эксплуатации электроустановок и потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Минэнерго СССР – М.: Энергоатомиздат, 1986.
-
СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Санитарные правила и нормы.
-
СНБ 2.02.02-01 Эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре.
-
Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979.
-
Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. – М.: Мир, 1986.
-
Бараускас Р.А. Исследование по созданию вибродвигателей с ударным взаимодействием методом конечных элементов. Автореф. Дисс., к.т.н. – М., 1982.
-
Генкин М. Д., Тарханов В. В. Вибрация машиностроительных конструкций. – М.: Наука, 1979.
-
Деклу К. Метод конечных элементов. – М.: Мир, 1976, 95с.
-
Иванов А.А. Расчет автомобильных рам методом конечных элементов. – Автомобильная промышленность, №4, 1973.
-
Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость (Н. Н. Шеменников, Н. Д. Тарабасов, В. Б. Петров, В. И. Мясенков) – М.: Машиностроение, 1981.
-
ГОСТ 8510-86. Уголки стальные горячекатаные неравнополочные.
-
ГОСТ 8240-89. Швеллеры стальные горячекатаные.
-
Суровцев Ю. А. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры. М.: «Сов. радио», 1974.
-
ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.