2 Исследование НДС детали в 2-D анализе - Пример (1). Исследование ндс детали Уголок
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
Исследование НДС детали «Уголок» в 2D анализе. Цель работы: Приобретение знаний, умений и навыков по проведению прочностного анализа плоской модели на примере детали "Уголок". Задачи работы : 1. Построение плоской модели. 2. Задание пластических свойств материала билинейной диаграммой. Описание и постановка задачи Кронштейн закреплена по одной стороне и нагружена распределённой нагрузкой q в отверстии, действующей в направлении -Y. Материал кронштейна - Сталь 40. Свойства материала должны содержать параметры пластического поведения. Определить напряжённо-деформированное состояние от нагрузки q=50 Н и от нагрузки q=1200 Н. Нагрузку задать как Bearing Load. Пример выполнения Задача решается в 2 шага в плоско-деформированной постановке - Plane Strain. На первом шаге происходит нагружение уголка. На втором шаге нагрузка снимается и определяются остаточные напряжения. Упругие свойства Стали 40: Модуль Юнга = 2·10 11 Па. Коэффициент Пуассона = 0,3 Пластические свойства Стали 40: σ т = 720 МПа. Касательный модуль = 1·10 10 Па. Результаты эквивалентных напряжений. Проект и свойства материала Проект В новом проекте создать анализ Static Structural. Название проекта: " Уголок 2D". Свойства материала Двойным щелчком по разделу " Engineering Data" открыть модуль работы со свойствами материала. В пустой строке ввести название материала: " Сталь 40" С левой стороны из списка свойств перетащить на название нового материала свойство Плотность: Phisical Properties / Density В нижнем окне ввести значение плотности. Density = 7850 кг/м 3 В случае другой размерности свойства выбрать нужную из выпадающего списка размерностей справа от введённого значения. Аналогично перетащить на название материала остальные свойства и в нижнем окне ввести их значения (по умолчанию размерность вводится в системе СИ): Linear Elastic / Isotropic Elastisity (Линейная упругость): Young`s Modulus = 2e11 Па Poisson`s Ratio = 0,3 Plastisity / Bilinear Isotropic Hardening (билинейная диаграмма упрочнения): Yield Strengh = 720e6 Па Tangent Modulus = 1e10 Свойства материала, описывающие пластическое поведение билинейной диаграммой упрочнения введены. Нужно вернуться в основную страницу проекта. Свойства проекта Перед первым входом в модули анализа нужно задать тип анализа, щёлкнув правой кнопкой по разделу Geometry и выбрав Properties. В открывшемся справа окне свойств задать Analysis Type = 2D Геометрия На вкладке проекта левой кнопкой мыши выбрать раздел Geometry. При щелчке правой кнопкой мыши по разделу Geometry выбрать New DesignModeler Geometry ... Геометрическая модель создаётся поверхностью по эскизу. Первым этапом является создание эскиза. Эскиз Проверить настройки размерности проекта - в верхнем меню раздел Units / Millimeters 1. Выбрать плоскость XY 2. Щёлкнуть кнопку нового эскиза. 1. Перейти в модуль создания эскиза. 2. Из раздела Draw выбрать Rectangle (прямоугольник) 1. Из начала координат нарисовать прямоугольник, указав противоположную диагональную точку. 2. Из нижней точки нарисованного прямоугольника построить ещё один прямоугольник вниз. Открыть в левой панели раздел Modify / Trim (обрезка линий) Обрезать указанные линии (2 линии) В разделе Draw выбрать команду Circle by 3 Tangents и указать 3 линии, в очерёдности как показано на рисунке. В разделе Draw выбрать команду Circle и построить окружность из центра дуги. Открыть в левой панели раздел Modify / Trim и обрезать участки линий, указанные красным. Открыть в левой панели раздел Dimension и поставить размеры. Размеры 20 (слева) и 70 - типом General Размер 40 - Vertical Размер 20 - Horizontal Размер ⵁ8 - Diameter Поверхность Выйти из модуля эскизирования, нажав название модуля " Modeling". Выбрать команду верхнего меню: Concept / Surface From Sketches 1. Выбрать в дереве эскиз Sketch1 2. Подтвердить выбор кнопкой Apply Завершить команду кнопкой Generate. В результате получится поверхность. Численная модель Открыть двойным щелчком модуль Setup анализа в окне проекта. Указание постановки задачи Проверить настройки размерности - в верхнем меню раздел Units / Millimeters 1. Выделить раздел Geometry. 2. Выбрать внизу Plane Strain. Раскрыть раздел Geometry и выделить конкретное тело Surface Body В нижней панели выбрать из выпадающего списка значение атрибута: Assignment = Сталь 40 (название созданного материала). КЭ сетка Для начала сгенерировать сетку с параметрами по умолчанию, а затем, проанализировав, ввести нужные параметры сетки. Выделить раздел Mesh Щёлкнуть по нему правой кнопкой и выбрать Generate Mesh Вид полученной сетки. Выделить раздел Mesh и под правой кнопкой выбрать команду Insert / Sizing. Выбрать поверхность в графическом окне и подтвердить выбор кнопкой Apply. Ввести размер КЭ - Element Size = 2 мм Повторить команду разбиения сетки - Generate Mesh. Вид полученной сетки. Граничные условия 1. Выделить название анализа Static Structural. 2. В ленточном меню выбрать Support / Fixed Support (закрепление по всем степеням свободы). 3. Убедится, что фильтр выбора геометрических объектов настроен на выбор рёбер ( Edge). 4. Выбрать левое ребро уголка и подтвердить выбор кнопкой Apply. 1. Аналогично выбрать из ленточного меню команду Loads / Bearing Load (неравномерно распределённая нагрузка). Выбрать в графическом окне отверстие и подтвердить выбор кнопкой Apply. 2. Ввести параметры нагрузки: Define By = Components Y Component = - 50 Н/м. Вид нагрузки. Выбор результатов Выделить раздел Solution анализа Static Structural. В ленточном меню выбрать Deformation / Total. Аналогично выбрать Stress / Equivalent Stress Запустить задачу на расчёт. Выделить раздел Solution анализа Static Structural и под правой кнопкой выбрать команду Solve. Результаты Просмотр результатов выполняется выделением нужного результата из раздела Solution и настройки его отображения. Для того, чтобы отобразить небольшие по величине изменения формы тела, следует использовать масштабирование результатов. 1. Выделить нужный результат ( Equivalent Stress). 2. Выбрать в ленточном меню коэффициент масштабирования: 1.0 ( True Scale) - реальная шкала результатов xxx ( Auto Scale) - автоматический коэффициент масштабирования. Отображение результата может быть выполнено чёткой палитрой - Contour Bands. Гладким цветовым переходом - Smoothed Contours. Изолиниями - Isolines. Включите Contour Bands. При получении результатов вдоль пути нужно сначала задать путь – кривую или поверхность, пересекающую исследуемую модель. Создать группу конструктивной геометрии ( Constructive Geometry), куда входит в том числе путь. В группе конструктивной геометрии создать путь ( Path). 1. Выделив созданный путь, 2. Поменять его тип на Edge - путь вдоль цепочки рёбер. Указать ребро Уголка и подтвердить выбор. Для получения результатов по созданному пути, выбрать нужный результат. 1. Выбрать раздел Solution. 2. Выбрать результат. Поменять метод получения результата на Path. Ввести название пути для получения по нему результата – Path. Вычислить результат – Evaluate All Results. Выбрать результат Коэффициент запаса – Tools / Stress Tool. Вычислить результат - – Evaluate All Results. Коэффициент запаса рассчитывается по максимальному эквивалентному напряжению и пределу текучести материала. Соответственно, этот результат применим только к моделям с материалами, в которых заданы пределы текучести. Оценить полученный коэффициент запаса. Если в модели присутствуют значения меньше 1, то это означает, что эквивалентные напряжения превышают предел текучести. |