Линейный конструкционный анализ

Практическая работа 4.1
Цель.
Сборка состоит из 5 деталей. К ремню приложена сила 100 Н:
Убедиться, что упругие смещения на крыльчатке не превышают 0.075 мм.
Убедиться, что напряжения в пластмассовом корпусе не превышают предельных значений для материала.

Практическая работа 4.1
Корпус насоса жестко закреплен в сборке. Такое допущение позволяет применить закрепление без трения к опорной поверхности корпуса.
Закрепление без трения также применяется для моделирования болтового соединения. Если необходимо более точно вычислить напряжения в зоне соединения, следует применить закрепление сжатия.
Нагрузка 100 Н прикладывается к шкиву как реакция опоры, таким образом моделируется передача нагрузки от ремня. Такой тип нагрузки позволяет распределить силу по поверхности контакта шкива и ремня аналогично закреплению сжатия.
При решении используется два типа линейных контактов -связанный и без разделения. Выбор контактных условий является важным этапом моделирования.

Практическая работа 4.1
Откройте новый проект.
Из набора инструментов Toolbox выберите и перетащите в окно проекта Static Structural system.
ПКМ > Import Geometry Загрузите файл «Pump_assy3.x_t».
Двойным кликом откройте для редактирования ячейку Model. Откроется окно Mechanical.
1.
2.
3.

Практическая работа 4.1
Установите систему единиц измерения:
Units > Metric (mm, kg, N, s, mV, mA).
Добавьте материал Polyethylene в раздел Engineering Data (необходимо вернуться к окну Workbench):
Двойным кликом откройте ячейку Engineering Data.
Из библиотеки General Materials выберите Polyethylene и нажмите «+».
Return to the Project.
4.
b.
c.
a.

Практическая работа 4.1
Обновите ячейку Model:
ПКМ > Refresh.
Вернитесь в окно Mechanical.
Измените материал корпуса насоса (Part 1):
Model > Geometry > Part 1.
В окне настроек выберите материал Polyethylene.
6a.
7a.
7b.

Практическая работа 4.1
Назначьте тип контакта для первых четырех областей контакта - без разделения (No Separation):
Удерживая клавишу shift, выделите первые 4 позиции в списке контактов.
В окне настроек выберите в списке типов контакта - без разделения (по separation).
Остальные контакты в списке останутся по умолчанию связанными (bonded).
a.
b.

Практическая работа 4.1
Приложите давление опоры (bearing load):
Выделите в дереве проекта раздел Environment.
Выделите поверхность шкива.
Включите в дерево проекта давление опоры (bearing load): - "RMB> Insert > Bearing Load "
В окне настроек введите величину силы в поле Components X = 100 N.
a.
b.
c.

Практическая работа 4.1
Задайте закрепление без трения (frictionless support):
Выделите опорную поверхность корпуса (part 1).
ПКМ > Insert > Frictionless Support.
b.

Практическая работа 4.1
Задайте закрепление без трения для конических поверхностей 8 монтажных отверстий.
Выберите указанные поверхности индивидуально, удерживая клавишу CTRL, или одновременно с использованием функции выбора по размеру. Во втором случае выберите первую поверхность и запустите макрос для поиска всех поверхностей такого же размера. Этот макрос работает также с ребрами и твердыми телами.

Практическая работа 4.1
Выделите одну коническую поверхность. Запустите макрос описка о размеру:
Выберите одну из поверхностей.
Выберите Tools > Run Macro . . . И найдите папку
Откройте файл «selectBySize.js»
a.
b.
C:\Program Files\ANSYSInc\v120\AISOL\DesignSpace\DSPages\macros

Практическая работа 4.1
Ко всем выбранным поверхностям примените закрепление без трения (frictionless support):
ПКМ > Insert > Frictionless Support”

Практическая работа 4.1
Результатом действия выше описанного макроса является автоматический выбор всех поверхностей одинакового размера.
Макрос эффективно работает в больших сборках, где выбор большого числа одинаковых поверхностей может занять много времени.
При использовании макроса убедитесь, что не были выбраны «лишние» объекты.
В папке макросов содержатся и другие макросы. Макросы написаны на Jscript, их можно открыть и просмотреть в любом текстовом редакторе.

Практическая работа 4.1
В окне настроек раздела Analysis Settings Измените значение в поле Weak Springs (слабые пружины) с Program Controlled на Off.
Поскольку задано закрепление без трения, а это несвязанный контакт, DS инициирует использование слабых пружин при решении. Если модель надежно закреплена, эту функцию можно отключить. Отключая слабые пружины, убедитесь, что движение конструкции исключено. В противном случае решение не будет сходиться.
Запустите решение
14.
13.

Практическая работа 4.1
Включите в дерево проекта расчетные результаты:
Выделите раздел solution
Для добавления эквивалентных напряжений воспользуйтесь панелью инструментов или
ПКМ > Insert > Stress > Equivalent (von-Mises)
Добавьте полную деформацию (Total Deformation).
Solve again.
добавление результатов не требует дополнительных вычислений. Результаты сохраняются в базе данных и запрос результатов требует только обновления.

Практическая работа 4.1
По окончании расчетов можно выбрать расчетные параметры в дереве проекта для просмотра. Можно просмотреть распределение расчетного параметра в целом по сборке, но уровень напряжений в отдельных деталях различается.

Практическая работа 4.1
Можно просмотреть распределение расчетного параметра в отдельной детали:
Выделите раздел "Solution11 в дереве проекта и выберите пиктограмму "Body" в инструментах .
Выберите крыльчатку (part 2).
ПКМ > Insert > Stress > equivalent (von- Mises)
В окне настроек указано, что расчетный параметр задан для одного твердого тела -1 Body
Добавьте полную деформацию - "Total Deformation" для крыльчатки.
Добавьте напряжения и деформацию для корпуса (part 1).
a.
b.
c.

Практическая работа 4.1
Переименуйте вновь созданные результаты
ПКМ на стоке результата > Rename
Введите новое название, чтобы было проще резличать результаты для разных тел
Запустите решение
a.
b.

Практическая работа 4.1
Анализ крыльчатки показывает, что максимальные смещения в детали 0.026 мм, что меньше заданного предела 0.075 мм).

Анализ напряжений в корпусе показывает, что уровень напряжений ниже предела текучести 25 МПа. Максимальные напряжения обнаружены в области монтажных отверстий, которые не представляют интереса в данной задаче.
Практическая работа 4.1

Можно ограничить область вывода расчетного параметра проблемной зоной. Дл я этого выделите раздел "Solution" в дереве проекта и нажмите пиктограмму "Face" в графических инструментах выбора.
Выберите 5 поверхностей проблемной зоны для корпуса (part 2).
Практическая работа 4.1

Добавьте эквивалентные напряжения в список расчетных параметров:
- ПКМ > Insert > Stress > equivalent (von Mises)
В окне настроек указано, что новый
параметр выводится для 5 выбранных поверхностей.
Выберите еще одну поверхность
и повторите предыдущие действия.
Практическая работа 4.1