Методики проведения прочностного расчета

С использованием программы Autodesk Simulation Multiphysics

Определение местных напряжений около отверстий в пластинах при одноосном растяжении

Цель: оценить влияние отверстий конструктивного или технологического назначения на концентрацию напряжений в пластине большой ширины ( ) при одноосном растяжении.

Задача: выполнить модели пластинок с различными отверстиями, приложить нагрузку (одноосное растяжение) и провести сравнительный анализ по напряжениям и деформациям.

Исходные данные:

Размеры пластинок: 100× 100× 5. ( )

Давление .

Варианты отверстий:

а) отверстие диаметром (рис. 14, а)

б) овальное отверстие , (рис. 14, б)

в) правильный треугольник с высотой Н=9, радиусом скругления ( рис. 14, в)

г) квадратное отверстие , радиус скругления * (рис. 14, г).

Выполнение работы

В AutoCad создать модель пластины с отверстием по заданным размерам. Сохранить с названием Пластина. Dwg.

Открыть программу Autodesk Simulation Multiphisics.

1. Открыть файл Пластина. dwg

В окне Unit System выбрать систему СИ, ОК.

В окне Choose Analysis Type выбрать тип анализа Static Stress with Linear Material Models. OK

Загрузится модель пластины с отверстием.

Справка:

ПКМ – правая кнопка мыши;

ПКЛ = левая кнопка мыши.

2. В дереве построения выполнить следующие действия.

Открываем Units System, наводим курсор на Display Units< Metric mks (SI). → ПКМ→ Activate.

Открываем Pats.

Parts 1 → ПКМ → Дать название «Пластина».

Element Type → ПКМ → Brick.

Словарик:

Truss - ферма

Beam - луч

Membrane - мембрана

2-D – 2 D

Brick – кирпич

Plate - плита

Tetrahedron - тетраэдр

Spring – пружина, рессора

Rigid – жесткая

Gap - разрыв

Thin Composite – тонкий составной

Thick composite (Sandwich) – толстый составной (сэндвич)

Element Definition→ ПКМ→ Edit Element Definition→ OK.

Material < Unnamed> → ПКМ→ Edit Material→ Steel→ ASTM→ ASTM A36 Steel, bar→ OK.

Справка:

ASTM A36 Steel, bar – аналог

стали В Ст 3сп ГОСТ 14637-89. Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества.

На панели открываем вкладку Mesh → Generate 3D Mesh. (CAD Mesh Options и Surface при этом активируется.)

Справка:

можно увеличить число разбиений

на конечные элементы.

Открываем Surface, находим Surface 14 (боковая поверхность расположенная перпендикулярно оси x в положительном направлении)→ ПКМ→ Add→ Surface Presse → в окне выбрать Traction, в X Magnitude ввести 100 → ОК

Находим Surface 12 (боковая поверхность расположенная перпендикулярно оси x в отрицательном направлении)→ ПКМ→ Add→ Surface Boundary Condition→ Fixed→ OK.

Полученная расчетная модель показана на рис. 24.

Рис. 24. Расчетная модель пластины с отверстием круглой формы, нагруженная растягивающим усилием

3. На панели открываем вкладку Analysis.

Нажимаем на Run Simulation. Откроется окно Results.

Результаты расчета эквивалентных напряжений по Мизесу показаны на рис. 25.

Рис. 25. Распределение эквивалентных напряжений

(по Мизесу) при растяжении пластины

Определение местных напряжений и деформаций в кольцевых канавках и галтелях круглого стержня при различных видах нагрузки

Цель: оценить влияние канавок и галтелей конструктивного или технологического назначения на концентрацию напряжений в стержне при различных видах нагружения.

Задача: выполнить модели стержней с кольцевой канавкой и галтелью, приложить нагрузку и провести сравнительный анализ по напряжениям и деформациям.

Кольцевая канавка

Размеры стержня с кольцевой канавкой: диаметр стержня D (мм), диаметр канавки , длина стержня (мм).

Канавку выполнить по середине стержня.

Радиус скругления канавки:

Приложить нагрузку для различных вариантов нагружения.

Вариант а: растяжение.

Нагрузка давление

Сравнить напряжения в канавке с номинальными ( )..

Вариант б: изгиб.

Изгибающая сила

Определить напряжения в зоне канавки и сравнить с напряжениями в этом же месте для стержня без канавки.

Вариант в: кручение.

Нагрузка:

Определить напряжения и угол закрутки торца стержня без канавки.

Вал с галтельным переходом

Размеры вала: больший диаметр стержня D (мм), меньший диаметр стержня d (мм). Длина каждой ступени 50 мм. Отношение радиуса канавки к меньшему диаметру 0, 01.