Задание
Провести расчет напряженно-деформированного состояния детали средствами программного комплекса ANSYS.
Исходные данные
Для проведения расчета необходимо построить геометрическую модель и определить условия его закрепления и нагрузки. Для построения геометрической модели используем данные с рисунка 1. Расчетной задачей является пластина, толщина которой пренебрежимо мала, поэтому будет решаться плоская задача.
Рисунок 1. Основные размеры модели
При расчете учтем действия следующих нагрузок:
- Pn=30 МПа;
- P1=50 МПа
При расчете напряженно-деформированного состояния модели примем следующие допущения:
- Ввиду симметричности нагрузок геометрическая модель представляет собой половину модели, где плоскость симметрии проходят через ось У;
Схема системы механических нагрузок, действующих на модель, представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Расчетная схема
Создание геометрической модели
Создание геометрической модели проводилось с помощью системы моделирования КОМПАС-3D V13 Home.
Создание модели:
1. Главное меню → Файл → Создать → Фрагмент
2. Создаем эскиз в плоскости XY (рисунок 3) в соответствии с размерами, приведенными на рисунке 1.
Рисунок 3. Эскиз модели
Сохраняем данную модель с расширением *.igs, указываем директорию для сохранения, имя файла и тип файла:
Файл → Сохранить как → Model.igs
Адаптация модели в ANSYS Mechanical APDL
Импортирование модели
Задаем систему единиц измерения:
В командная cтpoке ANSYS Command Prompt ввести:
/UNITS,SI → Enter
Импортирование модели:
File → Import → IGES → Model.igs выбираем созданный в КОМПАС-3D V13 Home файл с расширением igs. В результате на экране появляется ранее созданная модель (рис 4)
Рисунок 4 – Импортирование модели в среду Ansys
Создание поверхности
Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Arbitrary→ By Lines
Далее активным курсором выделяем линии, с помощью которых создаем поверхность, нажимаем ОК
Установка типа элемента
Main Menu → Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete
В появившемся окне:
Add... → выбираем Solid 4node182→ OK → PLANE182→Close
Выбор данного типа элемента обусловлен решением задачи, рассматривающей плоскую конструкцию. Выбранный тип элемента представляет собой плоский четырехугольник и может применяться в расчетах на прочность с использованием линейных, а также пластичных и других нелинейных материалов, а также гиперэластичных.
Задание свойств материала
Main Menu → Preprocessor → Material Props → Material Models
В появившемся окне:
Structural → Linear → Elastic → Isotropic
В открывшемся окне необходимо задать параметры материала. В данном случае это сталь со следующими свойствами:
ЕХ=2Е11 (Модуль Юнга)
PRXY=0.3 (Коэффициент Пуассона)
Создание конечно-элементной модели
Для проведения расчета необходимо разбиение модели на конечные элементы, так называемую «сетку»:
Main Menu → Preprocessor → Meshing → MeshTool
В появившемся окне выбираем Element attributes → Areas
Выбираем желаемый размер конечных элементов (4), указываем тип элементов – Free. Нажимаем кнопку «Mesh », активным курсором указываем плоскость, нажимаем ОК.
Конечно-элементная модель представлена на рисунке 5.
Рисунок 5. Конечно-элементная модель