Расчет балки и поршня в Ansys
Содержание - Введение
- 1. Расчет балки
- 1.1 Исходные данные
- 1.2 Расчет в ANSYS
- 1.2.1 Ввод параметров
- 1.2.2 Задание элементов
- 1.2.3 Задание материала
- 1.2.4 Создание геометрической модели
- 1.2.5 Генерация конечно- элементной сетки
- 1.2.6 Закрепление балки
- 1.2.7 Приложение усилий и моментов
- 1.2.8 Вычисление
- 1.2.9 Вывод результатов вычисления
- 2. Расчет поршня
- 2.1 Исходные данные
- 2.2 Расчет в ANSYS
- 2.2.1 Ввод параметров
- 2.2.2 Задание элементов
- 2.2.3 Задание материала
- 2.2.4 Создание геометрической модели
- 2.2.5 Генерация конечно - элементной сетки
- 2.2.6 Закрепление поршня
- 2.2.7 Приложение распределенной нагрузки
- 2.2.8 Вычисление
- 2.2.9 Вывод результатов вычисления
- Литература
- Приложение 1
- Приложение 2
ВведениеANSYS - это программа для проектирования и анализаЭта программа предлагает непрерывно растущий перечень расчетных средств, которые могут:- учесть разнообразные конструктивные нелинейности;- дать возможность решить самый общий случай контактной задачи для поверхностей;- допускать наличие больших (конечных) деформаций и углов поворота;- позволять выполнить интерактивную оптимизацию и анализ влияния электромагнитных полей,- получать решение задач гидроаэродинамики и многое другое - вместе с параметрическим моделированием, адаптивным перестроением сетки, использованием р-элементов и обширными возможностями создания макрокоманд с помощью языка параметрического проектирования программы ANSYS (APDL).1. Расчет балки1.1 Исходные данныеИсходные данные:1 Усилие ;2 Длина ;3 Модуль упругости для стали 45, ; /1/4 Модуль Пуассона, ;5 Размер стороны квадрата, ;Рисунок 1 Рисунок 1- Схема балки с приложенными силами и монетами1.2 Расчет в ANSYS1.2.1 Ввод параметровUtility Menu> Parameters> Scalar Parameters, затем вводим необходимые для расчета параметры и нажимаем кнопку Accept. Все введенные параметры представлены на рисунке 2.Рисунок 2- Необходимые параметры для расчетагде AOB- площадь поперечного сечения, AOB=A1*A1;IZZ1- момент инерции поперечного сечения, IZZ1=(A1**4)/12;M- момент приложенный к балке рамы, M=P*L0;P1- сила приложенная к балке, P1=2*Р.1.2.2 Задание элементовВыбор из библиотеки тип элемента (Рисунок 3):Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete> Add> BEAM(балка)> 2D ELASTIC 3 > ОК. Рисунок 3- Выбор элемента Задание количественных характеристик элемента: Main Menu> Preprocessor> Real Constants> Add> OK задаем характеристики элемента (рисунок 4), затем OK> Close. Задаваемые характеристики элемента приведены на рисунке 4. Рисунок 4- Количественные характеристики элемента 1.2.3 Задание материалаMain Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Structural> Linear> Elastic> Isotropic> задаем свойства материала (Рисунок 5) >ОК. Рисунок 5- Свойства материала 1.2.4 Создание геометрической модели Задание точек: Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create> Keypoints> In Active CS задаем координаты точек >ОК. Построение линий по двум точкам: Main Menu> Preprocessor> Modeling > Create> Lines> Lines> Straight line Выбираем точки> Apply. Склеивание линий: Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Lines> Pick All. 1.2.5 Генерация конечно-элементной сеткиЗадание величины элементов:Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size> задаем величину элементов (Рисунок 6)> OK.Рисунок 6- Величина конечных элементовРазбивание балки на конечные элементы:Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Lines> Pick All.1.2.6 Закрепление балкиMain Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Keypoints указываем точку которую необходимо закрепить> OK> выбираем в какой плоскости необходимо закрепить точку> OK.1.2.7 Приложение усилий и моментовПриложение усилия в точке:Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints> указываем точку в которой необходимо приложить усилие> ОК> выбираем в какой плоскости действует сила и задаем ее значение (Рисунок 7)> OK.Рисунок 7- Задание усилияПриложение момента в точке:Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints> указываем точку в которой необходимо приложить момент> ОК> выбираем в какой плоскости действует момент и задаем его значение (Рисунок 8)> OK.Рисунок 8- Задание момента.1.2.8 ВычислениеMain Menu> Solution> Solve> Current LS> OK.Сохранение лог файла:Utility Menu> File> Write DB log file> выбираем место где сохранить лог файл и задаем имя лог файла> ОК.Лог файл расчета балки представлен в приложении А.1.2.9 Вывод результатов вычисленияСоздание таблиц данных для сил и моментов в узлах I и J:Main Menu> General Postproc> Element Table> Define Table> в окне lab вводим силу или момент и узел, выбираем By sequence num, в поле SMISC, дописать цифру (Рисунок 9): XI- 1; XJ- 7; YI- 2; YJ- 8; MZI- 6; MZJ- 12.Таблица данных для сил и моментов представлена на рисунке 10.Рисунок 9- Задание таблицы данных для сил и моментовРисунок 10- Таблица данных для сил и моментовГрафический показ эпюры поперечных сил (Рисунок 11):Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим YI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим YJ> ОК.Рисунок 11- Эпюра поперечных силАнализ полученных результатов:1 Поперечные силы, действующие на 1 вертикальный стержень равны 10000 Н;2 Поперечные силы, действующие на 2 вертикальный стержень равны 100000 Н.Графический показ эпюры нормальных сил (Рисунок 12):Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим ХI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим ХJ> ОК.Рисунок 12- Эпюра нормальных силАнализ полученных результатов:Нормальные силы, действующие на горизонтальный стержень равны 100000 Н.Графический показ эпюры изгибающих моментов (Рисунок 13):Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим MZI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим MZJ> ОК.Рисунок 13- Эпюра изгибающих моментовАнализ полученных результатов:Полученные моменты на каждом из участков балки представлены на рисунке 13.Графический показ прогиба балки (Рисунок 14):Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu> DOF Solution> Displacement vector sum> ОК.Рисунок 14- Прогиб балкиАнализ полученных результатов:Максимальный прогиб балки равен 4,256 м.2. Расчет поршня2.1 Исходные данныеИсходными данные для расчета поршня:1 Усилие действующее на поршень;2 Длины ;;;.3 Диаметры поршня ;;.4 Модуль упругости для стали 45, ; /1/5 Модуль Пуассона, .2.2 Расчет в ANSYS2.2.1 Ввод параметровUtility Menu> Parameters> Scalar Parameters, затем вводим необходимые для расчета параметры. Все введенные параметры представлены на рисунке 15.Рисунок 15- Необходимые параметры для расчета2.2.2 Задание элементовВыбор из библиотеки тип элемента (Рисунок 16):Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete> Add> Solid(твердый)> Brick 8node 45 > ОК. Рисунок 16- Выбор элемента 2.2.3 Задание материалаMain Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Structural> Linear> Elastic> Isotropic> задаем свойства материала (Рисунок 17) >ОК. Рисунок 17 - Свойства материала 2.2.4 Создание геометрической моделиГеометрическую модель поршня создадим путем трех цилиндров:Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create> Volumes> Cylinder> Solid Cylinder задаем координаты точки, радиус цилиндра и длину цилиндра >ОК.Склеивание цилиндров:Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Volumes > Pick All.2.2.5 Генерация конечно - элементной сеткиЗадание величины элементов:Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size> задаем величину элементов (Рисунок 17)> OK.Рисунок 17- Величина конечных элементовРазбиение поршня на конечные элементы:Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Volumes> Free> Pick All.Рисунок 18 - Разбиение поршня на конечные элементы2.2.6 Закрепление поршняMain Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Areas> указываем плоскость которую необходимо закрепить> OK> выбираем в какой плоскости необходимо закрепить плоскость> OK.2.2.7 Приложение распределенной нагрузкиДля приложения распределенной нагрузки необходимо приложить усилие к каждому узлу линии, где действует распределенная нагрузка:1 Utility Menu> Select> Entities> выбираем Lines> OK> выбираем линию, к которой необходимо приложить нагрузку> ОК;2 Utility Menu> Select> Entities> выбираем Nodes и Attached to> OK;3 Смотрим количество узлов;4 Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Nodes > Pick All> выбираем в какой плоскости действует сила и задаем ее значение деленное на количество узлов (Рисунок 18)> OK.2.2.8 ВычислениеMain Menu> Solution> Solve> Current LS> OK.Сохранение лог файла:Utility Menu> File> Write DB log file> выбираем место где сохранить лог файл и задаем имя лог файла> ОК.Лог файл расчета поршня представлен в приложении Б.2.2.9 Вывод результатов вычисленияРезультат напряжений на поршень (Рисунок 19):Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu> DOF Solution> Displacement vector sum> ОК.Рисунок 19 - Результат напряжений на поршеньАнализ полученных результатов:Результат действующих напряжений на поршень показан на рисунке 19.Литература1. Марочник сталей и сплавов. Под редакцией В.Г. Сорокина, М.: Интермент инжиниринг, 2001, 608 с.2. ANSYS в примерах и задачах. К.А. Басов, М.: Компьютер Пресс, 2002, 224 с.Приложение 1Лог файл расчета балки
/BATCH ! /COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 21:28:07 12/23/2008 /input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1 ! /GRA,POWER ! /GST,ON ! /PLO,INFO,3 ! /GRO,CURL,ON ! /CPLANE,1 ! /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 ! /REPLOT,RESIZE /FILNAME,SOBAKA,0 *SET,l0,0.8 *SET,l1,2*l0 *SET,p,10e3 *SET,p1,3*10e3 *SET,m,p*l0 *SET,sigma,530e6 *SET,exx,200e6 *SET,a1,0.3 *SET,aob,a1*a1 *SET,izz1,(a1**4)/12 *SET,step,l0/10 *SET,SIGMA , /PREP7 !* ET,1,BEAM3 !* ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST !* !* ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,1.08222638492,1 ! /REP,FAST ! /DIST,1,0.924021086472,1 ! /REP,FAST
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|