Создание 3D модели осесимметричного цилиндра и расчет

Выполнение работы

Загружаем Autodesk Simulation Multiphisics.

1. New ® FEA Model ® выбрать liner Material Models

2. В контекстном меню слева открыть Unit Systems ® Display Units< Metric mks (SI)> нажать на правую клавишу мыши ( ПКМ ) ® Activate

3. В контекстном меню слева открыть Analysis Type < Static stress with liner material model >

Рис. 27. Осесимметричная модель цилиндра с поршнем состоит из: основание цилиндра (зеленый цвет), стенки цилиндра с верхним основанием (красный цвет), шток (голубой цвет) и поршень (коричневый цвет)

4. В Planes выделить Plane 2 < YZ(+X)>.

На открывшемся поле будем выполнять чертеж.

Для осесимметричных деталей чертеж детали должен быть выполнен только на поле с координатами YZ, ось Z является осью симметрии. Чертеж выполняется только в поле с положительными значениями Y, Z.

Справка:

Чертеж можно выполнить в AutiCad в положительных (!!! ) значениях координат x y. Затем чертеж надо открыть в Autodesk Simulation Multiphisics. Чтобы чертеж открылся в координатах ZY, необходимо преобразовать чертеж в YZ план. Open → тип файлов AutoCAD DWG(*.dwg) → в окне активируется Option → OK → в окошке «свойства CAD import» поставить галочки в окошках Wireframe, Drawing is 2-D , выбрать in XY Plane, Transform to YZ plane (for 2-D elements), Import blocks as separate parts выбрать Yes → OK.

Справка:

Как активировать 3-D Visualization

Tools→ Application options→ Results→ 3-D Visualization→ поставить галочку в Visualize 2-D в 3-D → OK

Обязательно давать название отдельным частям конструкции (part 1, part 2 и т.д.).

Ввести данные для part 1, part 2, part 3, part 4, размеры даны в мм.

4.1. Part 1. Нижний фланец цилиндра

Draw→ Line. Дать номер части Part 1.

Поставить галочку только в Use as Сonstruction.

Начальная точка 1 с координатами 0, 0, 0. Поэтому нажимаем Enter.

Part 1
x
y
z

4.2. Part 2. Цилиндр с верхним основанием

Draw→ Line. Дать номер части Part 2.

Part
x
y
z

Part 1

4.3. Part 3. Шток

Draw→ Line. Дать номер части Part 3.

Part 3
x
y
z

Part 1

4.4. Part 4. Поршень

Draw→ Line. Дать номер части Part 4.

Part 4

Part 1

Part 4

5. Определить тип, геометрию, материал частей

На панели FEA Editor для каждой части (part 1, part 2, part 3, part 4) определить:

- Element Type < 2-D

- Element Definition → Gemetry Type→ Axisymmetric

- Material. Для Part 1, Part 2, Part 3 и Part 4 – ASTM A36 Steel. Bar

- ПКМ на YZ(+X)→ Create 2D Mesh→ Applay.

6. Определить контакт между частями

Выделить Part1 и Part2 (держа Contr)→ ПКМ→ Contact → Bonded.

Выделить Part3 и Part 4 (держа Contr) → ПКМ → Contact → Bonded.

Выделить Part3 и Part2 (держа Contr)→ ПКМ→ Contact→ Separation/ no sliding.

Выделить Part4 и Part2 (держа Contr)→ ПКМ→ Contact→ Separation/ no sliding

Словарик

Bonded - связь

Welded - сварка

Free/No Contact – свободный/ нет контакта

Surface Contact – поверхностный контакт

Sliding/ No Separation – Скольжение/ нет разделения

Separation / No Sliding – Раздельно/ нет скольжения

Edge Contact - шарнир

7. Определение закреплений

Закрепить низ конструкции.

Part 1 → Line 1→ Add → Surface Bondary Condition→ Fixed (жесткая заделка).

Закрепить шток сверху.

Part 3 → Line 1→ Add → Surface Bondary Condition→ Rx, Ry, Tz. (Z Zymmetry).

8. Приложить давление на внутренние поверхности .

Поверхности с внутренним давлением:

Part 1 – Line 4 (т.4 - т.5),

Part 2 – Line 8 т.8 - т.9),

Part 3 – Line 3 ( т.3 - т.4),

Part 4 – Line 1 (т.1 - т.2).

9. Run Simulation

10. С оздание объемной модели

Выделить Part1, Part 2, Part 3, Part 4 (держа Contr) → ПКМ → 3-D Visualization → OK.

Если 3-D Visualization не активна, надо ее активировать (см. справку п.4 раздела 2.3.1.1).

11. Выполнить срез модели

Выполняется при активных Results. На FEA Editor найти:

Slice Planes→ Add Slice Plane→ ПКМ→ YZ

12. Результаты расчета

Войти в Results Controls.

По полям распределения напряжений определить максимальные эквивалентные напряжения по Мизесу и перемещения в стенкецилиндра. Выписать значение: и величину зазора в месте стыка поршня и цилиндра:

12.1. Эквивалентные напряжения

Активировать Von Mises

Проводится проверка по критерию прочности: . При невыполнении критерия прочности уменьшаем внутреннее давление и определяем до тех пор, пока не будет выполняться критерий прочности.

12.2. Перемещения

Активировать Dispacement

Для узлов 101 и 52 выписать перемещения. Для этого необходимо сделать следующее:

- Results Option → Show Numbers → Node Numbers (на модели появятся номера узлов).

Определить номера узлов, которые определяют раскрытии стыка цилиндр-поршень (в данном примере это узлы 101 и 52).

- Results Inquire → Current Results (появится окно с данными расчета )→ Specify → Node Numbers ( ввести номер узла, например 101 ).

Из окошка выписать перемещения DY.

Вопросы для самоконтроля

1. Как создать осесимметричную модель конструкции.

2. Как выполнить чертеж в поле с положительными значениями XY в программе Autodesk Simulation Multiphisics.

3. Как активировать в Autodesk Simulation Multiphisics 3-D Visualization.

4. Какую геометрию выбрать для осесимметричной модели (Element Definition).

5. Какой контакт и как между телами необходимо задавать.

6. Как и какие задавать закрепления.

7. Как и какие нагрузки прикладывать к модели.

8. Как провести расчет модели.

9. Расшифровка результатов: напряжений и деформаций.

10. Как определить смещение узлов.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒