Лабораторная работа №2. Лабораторная работа 2 Анализ напряжений упругой деформации детали Балка
 Скачать 6.61 Mb.
|
|
Лабораторная работа №2 Анализ напряжений упругой деформации детали «Балка» Цель работы: Изучения принципов работы среды «Анализ» системы Autodesk Inventor при исследовании напряжений упругой деформации твердого тела. Ход работы: 1. Выполнить задание 2. Подготовить отчет. Отчет должен содержать: - скриншоты выполнения лабораторной работы с пояснениями; - отчет анализа напряжений, выгруженный из программы Autodesk Inventor. Задание 1. В программе Autodesk Inventor создать 3D-модель детали «Балка» согласно варианту задания. Для всех вариантов размеры сечений балки выбираются произвольно в пределах 10 – 20 мм. Длина балки также выбирается произвольно в пределах 250 – 500 мм. 2. Выполнить анализ напряжений упругой деформации. Суммарная величина действующих сил в каждом варианте не должна превышать значение 5000 Н. Точки приложения сил выбираются произвольно. Значения механических свойств углеродистых сталей приведены в таблице 1. Модуль Юнга принять в пределах 200 – 210 ГПа, коэффициент Пуассона 0,24 – 0,28. Варианты задания № варианта Форма сечения балки Марка стали Крепление балки Количество действующ их сил 1 ВСт2пс односторонее 1 2 ВСт2сп одностороннее 1 3 ВСт3кп одностороннее 1 4 ВСт3пс двустороннее 3 5 ВСт3сп двустороннее 2 Список гр. ИСз-201 по вариантам № вар иан та ФИО № вар иан та ФИО 1 Беликов Николай Викторович 12 Лущиков Сергей Олегович 2 Белоусова Марина Евгеньевна 13 Мартынович Антон Андреевич 3 Бирюков Денис Николаевич 14 Нартов Валерий Дмитриевич 4 Валиков Александр Валерьевич 15 Нежельский Максим Андреевич 5 Вербовой Иван Владимирович 16 Носов Игорь Геннадьевич 6 Зайцев Антон Сергеевич 17 Нуштаева Татьяна Олеговна 7 Зайцев Иван Сергеевич 18 Ознобкин Кирилл Алексеевич 8 Кожемякин Влас Николаевич 19 Разаренов Андрей Павлович 9 Колесникова Ирина Сергеевна 20 Толок Илья Константинович 10 Крятова Арина Валерьевна 21 Цеменовский Альберт 11 Лалаева Снежана Игоревна Таблица 1 Нормируемые показатели механических свойств углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380-71 Марка стали Предел прочности (временное сопротив- ление) σ в , МПа Предел текучести σ т , МПа Относительное удлинение коротких образцов Изгиб на 180 o при диаметре оправки d Толщина образца s, мм до 20 20…40 40… 100 до 20 20… 40 40… 100 до 20 Ст0 310 - - - 23 22 20 d=2s ВСт2пс ВСт2сп 340…440 230 220 210 32 31 29 d=0 (без оправки) ВСт3кп ВСт3пс ВСт3сп ВСт3Гпс 370…470 380…490 380…500 240 250 250 230 240 240 220 230 230 27 26 26 26 25 25 24 23 23 d=0,5s ВСт4кп ВСт4пс ВСтГ4сп 410…520 420…540 260 270 250 260 240 250 25 24 24 23 22 21 d=2s ВСт5пс ВСт5сп ВСт5Гпс 500…640 460…600 290 290 280 280 270 270 20 20 19 19 17 17 d=3s Пример выполнения лабораторной работы Создаём 3D-модель балки квадратного сечения размерами 10×10×250 мм. Рисунок 1 – ЗD-модель балки Переходим во вкладку «Среды», выбираем «Анализ напряжений», «Создать исследование», нажимаем ОК Рисунок 2 – Создание исследования Далее необходимо выбрать материал на панели «Назначить материал». Можно создать новый материал с подходящими физическими параметрами. При нажатии на кнопку «Материалы» открывается «Обозреватель материалов», в котором можно выбрать подходящий материал. При нажатии на строку материала левой клавишей мыши открывается «Редактор материалов», в котором можно увидеть и задать все необходимые параметры. Также можно создать свой материал и библиотеку материалов. Рисунок 3 – Выбор материала Создадим новый материал на основе материала «Сталь углеродистая». В закладке «Идентификатор» в строке «Имя» вписываем «Сталь 3пс», описание: Низкоуглеродистая сталь. В закладке «Физические параметры» введём нужные нам значения: плотность - 7, 85 г/см 3 ; модуль Юнга - 210 ГПа; коэффициент Пуассона - 0,3; предел текучести - 245 МПа; предел прочности растяжения - 450 МПа. Нажимаем ОК. Далее в дереве построения модели в закладке «Моделирование», нажимаем правой кнопкой мыши на название детали и выберем «Свойства Inventor». В закладке физические выбираем «Сталь 3пс», применим и закроем. Рисунок 4 – Присвоение материала в свойствах На панели анализа откроем «Назначить материал проверим, правильно ли назначен материал. Рисунок 5 – Назначение материала Следующим шагом определяем зависимость фиксации. В данном случае балка одним концом будет прикреплена к стене, на противоположный конец будет действовать нагрузка. Рисунок 6 – Определение зависимости фиксации Рисунок 7 – Назначение зависимости фиксации Определяем место приложения и величину силы. Выбираем векторные компоненты силы и подбираем соответствующий вектор. Сила равна 5000 Н. Рисунок 8 – Назначение места приложения и величины силы Создадим сетку балки. Сетку можно настраивать. Делать мельче или крупнее. Чем мельче сетка, тем точнее будет расчет. На панели «Сеть» есть значок «Настройка сетки» и для более точного получения результатов желательно настроить сетку. Введем средний размер элементов 0,05; минимальный размер элементов 0,02; максимальный угол поворота 20. Получаем следующий вид сетки Рисунок 9 – Создание сетки Далее приступаем к моделированию. Рисунок 10 – Результаты анализа напряжений Трёхмерные напряжения и нагрузки образуются в нескольких направлениях. Эти многонаправленные напряжения суммируются для получения эквивалентного напряжения, которое также называется напряжением по Мизесу. Результат расчета представляется именно этим напряжением. Результат представляется в виде окрашивания детали различными цветами. Каждому цвету соответствует напряжение. Синий – минимальное, красный – максимальное. Слева виден график напряжений, на котором показано соответствие цвета определенному числовому значению. В дереве построения двойным щелчком мыши можно выбирать и другие полученные результаты. На панели настройки цвета можно настроить расположение графика напряжений, направление, размеры и т. д. Также можно посмотреть анимацию, минимальное и максимальное значение напряжений в конкретной точке детали. Можно указать точки для датчиков и просматривать результаты расчета для любой точки на поверхности детали. Рисунок 11 – Создание точек для датчиков С помощью элемента управления локальной сеткой можно задавать меньшие значения сетки для определенных участков детали. Это повышает точность расчетов. Укажем торцевые плоскости балки зададим размер сетки 2 мм. Снова выполним моделирование. Рисунок 12 – Ранее заданный размер сетки торцевого элемента балки Мы видим, что сетка стала мельче. И на этой грани изменился цветовой спектр напряжений. Рисунок 13 – Уменьшенный размер сетки торцевого элемента балки Теперь выгрузим отчет. Выберем размер 1024×768, формат HTML. Укажем путь. Также можно выполнить отчет в другом формате. Рисунок 14 – Создание отчета по результатам анализа напряжений Отчет по умолчанию сохраняется в папку с моделью детали. |