Оценка характеристик сопротивления усталости при сложном напряженном состоянии

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

Условия прочности при переменных напряжениях в целом аналогичны условиям прочности статического анализа, но в качестве предельного допускаемого напряжения используется предел усталости.

3.7. Ограничения модуля Экспресс-Анализ

Модуль экспресс-анализа предназначен для ознакомления с функциональностью системы «T-FLEX Анализ» и проведения упрощённых качественных расчётов статического нагружения. Результатами статических расчётов в модуле «Экспресс-Анализ» являются поля перемещений и напряжений под действием приложенных к конструкции воздействий. Модуль экспресс-анализа включается в поставку системы T-FLEX CAD 3D и не требует наличия специальных лицензий. Он имеется и в учебной (студенческой) версии системы T-FLEX.

Данные, записанные в файле, содержащем задачи экспресс-анализа, могут быть прочитаны при наличии лицензии на полный модуль, но могут быть использованы только таким же образом и с теми же ограничениями, что и в модуле экспресс-анализа.

Модуль экспресс-анализа имеет те же пункты меню, касающиеся анализа, что и полный модуль. Команды, недоступные в экспресс-анализе запускаются, но при их запуске выдается сообщение «Данная команда доступна только в полной версии «T-FLEX Анализ»».

В модуле экспресс-анализа вводится специальный тип задачи – «Экспресс-расчёт». Это, по сути, статический расчёт, имеющий ограничения на выводимые результаты. Данный тип расчёта при отсутствии лицензии на полную версию, является типом расчёта по умолчанию и предлагается при создании новой задачи. При выборе другого типа задачи должно выдаваться сообщение «Данный тип расчёта доступен только в полной версии «T-FLEX Анализ»». Тип задачи «Экспресс-расчёт» не предлагается в полной версии. Отличие составляют модели, в которых расчёты этого типа уже имеются. В таком случае задача имеет этот тип, и изменить его нельзя.

4. Примеры постановки и выполнения лабораторных работ

4.1. Лабораторная работа «Модификация геометрии детали по результатам прочностного анализа»

Цель работы: минимизация массы детали при выполнении двух условий. Это неизменность габаритов и сохранение коэффициента запаса прочности для заданных закреплений и сил.

Исходными данными для выполнения работы являются:

· эскиз детали

· определение поверхностей, по которым деталь закрепляется

· определение величин сил, прикладываемых к детали, а также поверхностей, по которым идет нагружение

Порядок выполнения работ

1. До выполнения работы изучить теорию статического анализа и восстановить, если это необходимо, навыки твердотельного моделирования.

2. В начале работы разработать параметрическую твердотельную модель детали (конструкцию).

3. Создать и решить задачу статического анализа в коммерческой версии (или экспресс-расчета в учебной версии) по заданным закреплениям и силам

4. Провести анализ распределения нагрузок с целью определения мест концентрации напряжения и слабонагруженных зон по детали, а также фиксация исходного значения коэффициента запаса и исходной массы детали

5. Создать файл копии детали, в которую затем вносятся изменения геометрии путем создания карманов, сглаживания ребер и т.п. для уменьшения массы. Это чаще всего ведет к уменьшению коэффициента запаса, что необходимо компенсировать усилением наиболее нагруженных элементов

6. Создать и решить задачу по измененной твердотельной модели

7. Провести анализ распределения нагрузок с целью определения характера изменения концентрации напряжения и фиксация нового значения коэффициента запаса и вновь полученной массы детали

8. Сравненить вновь полученных массы и коэфициент запаса прочности с массой и коэффициентом запаса на предыдущей итерации работы

9. Циклически выполненять пп 4-7 до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты. В зависимости от исходных данных выигрыш по массе может составлять единицы или десятки процентов

10. Оформить и сдать отчет. Отчет по данной работе должен состоять из:

1- файла пояснительной записки с описанием задания, хода работы и пояснения принятых решений;

2- файлов исходной и результирующей твердотельных моделей. Все файлы помещаются в отдельную папку, название которой отражает фамилию студента, дисциплину и номер лабораторной работы.

4.2. Лабораторная работа «Исследование влияния температуры на прочностные свойства конструкции»

Цель работы: определение зависимости коэффициента запаса прочности от величины тепловой нагрузки для заданного материала и характера работы.

Исходными данными для выполнения работы являются:

· эскиз детали;

· определение поверхностей, по которым деталь закрепляется;

· определение величин сил, прикладываемых к детали, а также поверхностей, по которым идет нагружение;

· определение характера и величины тепловых нагрузок, а также элементов геометрии, через которые идет поглощение и выделение тепловой энергии.

Порядок выполнения работ

1. До выполнения работы изучить теорию статического и теплового анализа и восстановить, если это необходимо, навыки твердотельного моделирования.

2. В начале работы разработать параметрическую твердотельную модель детали (конструкцию).

3. Создать задачу статического анализа в коммерческой версии. Определить конструкцию, построить сетку, определить свойства материала.

4. Создать копию определенной в п.3 задачи. Перейти к этой задаче командой «Активизировать» после щелчка правой кнопкой мыши по элементу задачи на панели структуры 3D модели (появится диалоговое окно – контекстное меню, в котором будет и указанная команда). В этой новой задаче переопределить тип со «Статического анализа» на «Тепловой анализ».

5. Задать в задаче теплового анализа тепловую нагрузку и провести тепловой расчет по одной из градаций значения тепловой нагрузки.

6. Перейти в задачу статического анализа. Задать необходимые механические закрепления и нагружения. При этом рекомендуется использовать упругое соединение, при котором в модели не возникают чрезмерно большие напряжения, вызываемые тепловыми расширениями.

7. Выполнить расчет для определения коэффициента запаса. Важно, чтобы расчет производился по тем же расчетным установкам препроцессора, что и тепловой анализ! При этом необходимо включить режим «Учитывать термоэффекты» на закладке [Термоупругость] диалога параметров задачи. Также нужно определить температуру «нулевых» деформаций, соответствующую ненапряженному состоянию модели и задать использование результатов выполненной в рамках п. 5 задачи теплового анализа.

8. Циклически выполненять пп 5-7, перебирая с некоторым шагом значение тепловой нагрузки в заданном диапазоне значений и фиксируя полученные результаты.

10. Оформить и сдать отчет. Отчет по данной работе должен состоять из:

1- файла пояснительной записки с описанием задания, хода работы и пояснения принятых решений. В пояснительной записке должен быть приведен график зависимости коэффициента запаса прочности от определенной тепловой нагрузки;

2- расчетного файла, содержащего статическую и тепловую задачу. Все файлы помещаются в отдельную папку, название которой отражает фамилию студента, дисциплину и номер лабораторной работы.

4.3. Пример отчета по выполненной лабораторной работе

Ниже приведены листы примера отчета по лабораторной работе «Модификация геометрии детали по результатам прочностного анализа». При выполнении работы по другому заданию предлагаемая форма является ориентировочной для представления соответствующих материалов.

Министерство образования и науки РФ

Ульяновский государственный технический университет

Институт авиационных технологий и управления

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 5

по дисциплине: «Автоматизированное проектирование»

Тема «Модификация геометрии детали по результатам прочностного анализа»

вариант № 3

Данный отчет, а также файлы трех вариантов модели кронштейна с задачей статического анализа находятся в папке Иванов Д.П. (Сервер\Отчеты\АСВд_31\Автоматизированное проектирование\Иванов Д.П.)

Выполнил:

студент гр. АСВд-12

Иванов Д.П.

Проверил:

Щеклеин В.С.

Ульяновск 2012г.

Задание

По заданному эскизу выполнить твердотельную модель кронштейна и затем изменить ее так, чтобы получить уменьшение массы не менее 15% при сохранении запаса прочности. В качестве дополнительного задания затребовано оценить необходимость центрального крепежного отверстия. Кронштейн крепится по малым отвестиям (см. рис 1), на большое отверстие действует радиальная сила Р= 2500 Н. Материал- Д16Т ( ), толщина кронштейна- 2 мм.

Построение исходной модели

По заданному эскизу построена твердотельная модель детали (см. рис 1).

Рис.1 Исходный вариант кронштейна

Статический расчет по исходной модели

Создана задача статического анализа. В рамках этой задачи построена сетка КЭ (см. рис. 2).

Рис. 2. Сетка конечных элементов

Согласно заданию, назначаются закрепления и прикладывается сила Р (см. рис. 3).

Рис. 3. Закрепленный кронштейн с приложенной силой

Задается материал, из которого изготовлена данная деталь (см. рис.4), так же определяется масса модели (см. рис. 5) путем выполнения команд «Сервис»-«анализ геометрии»-«характеристики».

Рис.4 Диалоговое окно задания материала

Рис.5 Диалоговое окно измерения массы

Масса детали таким образом составляет примерно 0, 0975 кг. Проведен расчет, по результатам которого определяется коэффициент запаса прочности (КЗП), равный 1, 31 (см. рис. 6).

Рис. 6. Эпюра КЗП

Данное значение КЗП не удовлетворяет нормам, предъявленным к авиационным конструкциям. Анализ эпюры напряжений (рис.7) и перемещений (рис. 8) позволяет сделать вывод, что высокие напряжения в детали присутствуют в районе большого отверстия и двух ближайших к нему малых отверстий. Центральное отверстие оказалось незагруженным, смысла в нем нет.

Рис. 7. Эпюра напряжений

Рис.8. Эпюра перемещений

Предлагается усилить конструкцию бобышками толщиной 2 мм в районе отверстий для закрепления и 1 мм в районе ушка, увеличить радиусы скруглений и изъять часть неработающего материала. изъят (см. рис. 9).

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67