Научно – исследовательский раздел

4.1 Расчёт напряжённо – деформированного состояния конструкции методом конечных элементов в программном комплексе

При проектировании конструкций перед инженером стоит задача нахождения распределения напряжений или поля напряжений. Практически все используемые в настоящее время средства решения этой задачи опираются на программные реализации различной степени сложности и глубины исследования. Подавляющее число таких реализаций опирается на метод конечных элементов (МКЭ). При этом сплошная среда (конструкция в целом) моделируется путем разбиения ее на области (конечные элементы), в каждой из которых поведение среды описывается с помощью отдельного набора заданных функций, представляющих напряжения и перемещения в указанной области. Эти функции задаются в такой форме, чтобы удовлетворить условиям непрерывности описываемых ими характеристик во всей среде. Интерфейс программ, реализующих этот метод, позволяет проделывать манипуляции по созданию модели реальной конструкции, в которой учитываются эти функции [8].

При работе с программами, реализующими МКЭ, следует иметь в виду, что увеличение числа элементов при описании модели повышает точность результатов.

В современном проектировании широко используются различные программные пакеты автоматизированного конструирования (computeraided engineering — CAE), позволяющие оценивать проекты на каждом этапе Процесса разработки. Средства CAE позволяют анализировать кинематику или динамику поведения проектируемого агрегата. В некоторых случаях средства CAE позволяют определить распределение напряжений или температур в механических компонентах, рассчитанных на физическую или тепловую нагрузку. Возможно также проведение вибрационного анализа компонента, на который будет воздействовать динамическая нагрузка. Перечисленные задачи решаются при помощи средств анализа методом конечных элементов. Примером коммерческих программ конечно-элементного анализа являются NASIТRAN, ANSYS, CosmosWorks и др.

На заре своего существования метод конечных элементов применялся главным образом в строительной механике. Многие коммерческие пакеты, основанные на методе конечных элементов, изначально предназначались для решения строительных задач. Однако вскоре стало ясно, что методы конечных элементов имеют более широкую область применения: задачи теплопереноса, распределения электростатического потенциала, механики жидкостей, вибрационного анализа и многие другие.

 

4.1.1 Расчёт напряжённо – деформированного состояния конструкции в

КОМПАС – 3D (APM FEM) и в SolidWorks (Simulation)

КОМПАС – 3 D ( APM FEM )

Компания АСКОН, разработчик одной из самых популярных в России систем трехмерного моделирования КОМПАС-3D, и компания НТЦ АПМ, признанный эксперт в области систем конечно элементного анализа, объединили усилия для создания программного продукта, который помимо геометрического моделирования позволял бы выполнять комплексный инженерный анализ твердотельных деталей и сборочных единиц. В результате совместной работы в среде КОМПАС-3D появилась CAE-библиотека APM FEM, реализующая решения инженерных задач методом конечных элементов (МКЭ).

Прикладная библиотека APM FEM предназначена для выполнения экспресс- расчетов твердотельных объектов в системе КОМПАС-3D и визуализации результа- тов этих расчетов. В состав APM FEM входят инструменты подготовки деталей и сборок к расчёту, задания граничных условий и нагрузок, а также встроенные генераторы конечно- элементной (КЭ) сетки (как с постоянным, так и с переменным шагом) и постпроцессор. Этот функциональный набор позволяет смоделировать твердотельный объект и комплексно проанализировать поведение расчётной модели при различных воздействиях с точки зрения статики, собственных частот, устойчивости и теплового нагружения. [Расчеты конструкций в КОМПАС-3D с применением прикладной библиотеки APM FEM,2014, стр.3]

Порядок подготовки модели и выполнения расчета:

1. Подключение библиотеки APM FEM: Прочностной анализ.
2. Подготовка модели к расчету – задание закреплений и приложение нагрузки.
3. Задание совпадающих граней (для КЭ-анализа сборки).
4. Генерация КЭ-сетки.
5. Выполнение расчета.
6. Просмотр результатов в виде карт напряжений, перемещений.

Процедуры расчета в FPM FEM построены на базе метода конечных элементов. Поэтому в расчетных моделях могут быть учтены практически все особенности конструкций и условий их эксплуатации.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: