Расчет балки и поршня в Ansys (48732)

Посмотреть архив целиком

Содержание


Введение

1. Расчет балки

1.1 Исходные данные

1.2 Расчет в ANSYS

1.2.1 Ввод параметров

1.2.2 Задание элементов

1.2.3 Задание материала

1.2.4 Создание геометрической модели

1.2.5 Генерация конечно- элементной сетки

1.2.6 Закрепление балки

1.2.7 Приложение усилий и моментов

1.2.8 Вычисление

1.2.9 Вывод результатов вычисления

2. Расчет поршня

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет в ANSYS

2.2.1 Ввод параметров

2.2.2 Задание элементов

2.2.3 Задание материала

2.2.4 Создание геометрической модели

2.2.5 Генерация конечно - элементной сетки

2.2.6 Закрепление поршня

2.2.7 Приложение распределенной нагрузки

2.2.8 Вычисление

2.2.9 Вывод результатов вычисления

Литература

Приложение 1

Приложение 2


Введение


ANSYS – это программа для проектирования и анализа

Эта программа предлагает непрерывно растущий перечень расчетных средств, которые могут:

– учесть разнообразные конструктивные нелинейности;

– дать возможность решить самый общий случай контактной задачи для поверхностей;

– допускать наличие больших (конечных) деформаций и углов поворота;

– позволять выполнить интерактивную оптимизацию и анализ влияния электромагнитных полей,

– получать решение задач гидроаэродинамики и многое другое - вместе с параметрическим моделированием, адаптивным перестроением сетки, использованием р-элементов и обширными возможностями создания макрокоманд с помощью языка параметрического проектирования программы ANSYS (APDL).


1. Расчет балки


1.1 Исходные данные


Исходные данные:

1 Усилие ;

2 Длина ;

3 Модуль упругости для стали 45, ; /1/

4 Модуль Пуассона, ;

5 Размер стороны квадрата, ;

Рисунок 1


Рисунок 1– Схема балки с приложенными силами и монетами


1.2 Расчет в ANSYS


1.2.1 Ввод параметров

Utility Menu> Parameters> Scalar Parameters, затем вводим необходимые для расчета параметры и нажимаем кнопку Accept. Все введенные параметры представлены на рисунке 2.


Рисунок 2– Необходимые параметры для расчета


где AOB– площадь поперечного сечения, AOB=A1*A1;

IZZ1– момент инерции поперечного сечения, IZZ1=(A1**4)/12;

M– момент приложенный к балке рамы, M=P*L0;

P1– сила приложенная к балке, P1=2*Р.


1.2.2 Задание элементов

Выбор из библиотеки тип элемента (Рисунок 3):

Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete> Add> BEAM(балка)> 2D ELASTIC 3 > ОК.


Рисунок 3– Выбор элемента


Задание количественных характеристик элемента:

Main Menu> Preprocessor> Real Constants> Add> OK задаем характеристики элемента (рисунок 4), затем OK> Close.

Задаваемые характеристики элемента приведены на рисунке 4.


Рисунок 4– Количественные характеристики элемента


1.2.3 Задание материала

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Structural> Linear> Elastic> Isotropic> задаем свойства материала (Рисунок 5) >ОК.


Рисунок 5– Свойства материала


1.2.4 Создание геометрической модели


Задание точек:

Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create> Keypoints> In Active CS задаем координаты точек >ОК.

Построение линий по двум точкам:

Main Menu> Preprocessor> Modeling > Create> Lines> Lines> Straight line Выбираем точки> Apply.

Склеивание линий:

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Lines> Pick All.


1.2.5 Генерация конечно-элементной сетки

Задание величины элементов:

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size> задаем величину элементов (Рисунок 6)> OK.


Рисунок 6– Величина конечных элементов


Разбивание балки на конечные элементы:

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Lines> Pick All.


1.2.6 Закрепление балки

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Keypoints указываем точку которую необходимо закрепить> OK> выбираем в какой плоскости необходимо закрепить точку> OK.


1.2.7 Приложение усилий и моментов

Приложение усилия в точке:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints> указываем точку в которой необходимо приложить усилие> ОК> выбираем в какой плоскости действует сила и задаем ее значение (Рисунок 7)> OK.


Рисунок 7– Задание усилия


Приложение момента в точке:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints> указываем точку в которой необходимо приложить момент> ОК> выбираем в какой плоскости действует момент и задаем его значение (Рисунок 8)> OK.


Рисунок 8– Задание момента.


1.2.8 Вычисление

Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK.

Сохранение лог файла:

Utility Menu> File> Write DB log file> выбираем место где сохранить лог файл и задаем имя лог файла> ОК.

Лог файл расчета балки представлен в приложении А.


1.2.9 Вывод результатов вычисления

Создание таблиц данных для сил и моментов в узлах I и J:

Main Menu> General Postproc> Element Table> Define Table> в окне lab вводим силу или момент и узел, выбираем By sequence num, в поле SMISC, дописать цифру (Рисунок 9): XI– 1; XJ– 7; YI– 2; YJ– 8; MZI– 6; MZJ– 12.

Таблица данных для сил и моментов представлена на рисунке 10.


Рисунок 9– Задание таблицы данных для сил и моментов


Рисунок 10– Таблица данных для сил и моментов


Графический показ эпюры поперечных сил (Рисунок 11):

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим YI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим YJ> ОК.


Рисунок 11– Эпюра поперечных сил


Анализ полученных результатов:

1 Поперечные силы, действующие на 1 вертикальный стержень равны 10000 Н;

2 Поперечные силы, действующие на 2 вертикальный стержень равны 100000 Н.

Графический показ эпюры нормальных сил (Рисунок 12):

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим ХI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим ХJ> ОК.


Рисунок 12– Эпюра нормальных сил


Анализ полученных результатов:

Нормальные силы, действующие на горизонтальный стержень равны 100000 Н.

Графический показ эпюры изгибающих моментов (Рисунок 13):

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res> в окошке LabI Elem table item at node I вводим MZI, в окошке LabJ Elem table item at node J вводим MZJ> ОК.


Рисунок 13– Эпюра изгибающих моментов


Анализ полученных результатов:

Полученные моменты на каждом из участков балки представлены на рисунке 13.

Графический показ прогиба балки (Рисунок 14):

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu> DOF Solution> Displacement vector sum> ОК.


Рисунок 14– Прогиб балки


Анализ полученных результатов:

Максимальный прогиб балки равен 4,256 м.


2. Расчет поршня


2.1 Исходные данные


Исходными данные для расчета поршня:

1 Усилие действующее на поршень;

2 Длины ;

;

;

.

3 Диаметры поршня ;

;

.

4 Модуль упругости для стали 45, ; /1/

5 Модуль Пуассона, .


2.2 Расчет в ANSYS


2.2.1 Ввод параметров

Utility Menu> Parameters> Scalar Parameters, затем вводим необходимые для расчета параметры. Все введенные параметры представлены на рисунке 15.


Рисунок 15– Необходимые параметры для расчета


2.2.2 Задание элементов

Выбор из библиотеки тип элемента (Рисунок 16):

Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete> Add> Solid(твердый)> Brick 8node 45 > ОК.


Рисунок 16– Выбор элемента


2.2.3 Задание материала

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models> Structural> Linear> Elastic> Isotropic> задаем свойства материала (Рисунок 17) >ОК.


Рисунок 17 – Свойства материала


2.2.4 Создание геометрической модели

Геометрическую модель поршня создадим путем трех цилиндров:

Main Menu> Preprocessor> Modeling>Create> Volumes> Cylinder> Solid Cylinder задаем координаты точки, радиус цилиндра и длину цилиндра >ОК.

Склеивание цилиндров:

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Volumes > Pick All.


2.2.5 Генерация конечно - элементной сетки

Задание величины элементов:

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size> задаем величину элементов (Рисунок 17)> OK.


Рисунок 17– Величина конечных элементов


Разбиение поршня на конечные элементы:

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Volumes> Free> Pick All.


Рисунок 18 – Разбиение поршня на конечные элементы


2.2.6 Закрепление поршня

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Areas> указываем плоскость которую необходимо закрепить> OK> выбираем в какой плоскости необходимо закрепить плоскость> OK.


2.2.7 Приложение распределенной нагрузки

Для приложения распределенной нагрузки необходимо приложить усилие к каждому узлу линии, где действует распределенная нагрузка:

1 Utility Menu> Select> Entities> выбираем Lines> OK> выбираем линию, к которой необходимо приложить нагрузку> ОК;

2 Utility Menu> Select> Entities> выбираем Nodes и Attached to> OK;

3 Смотрим количество узлов;

4 Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Nodes > Pick All> выбираем в какой плоскости действует сила и задаем ее значение деленное на количество узлов (Рисунок 18)> OK.


2.2.8 Вычисление

Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK.

Сохранение лог файла:

Utility Menu> File> Write DB log file> выбираем место где сохранить лог файл и задаем имя лог файла> ОК.

Лог файл расчета поршня представлен в приложении Б.


2.2.9 Вывод результатов вычисления

Результат напряжений на поршень (Рисунок 19):

Main Menu> General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Nodal Solu> DOF Solution> Displacement vector sum> ОК.


Рисунок 19 – Результат напряжений на поршень


Анализ полученных результатов:

Результат действующих напряжений на поршень показан на рисунке 19.


Литература


1. Марочник сталей и сплавов. Под редакцией В.Г. Сорокина, М.: Интермент инжиниринг, 2001, 608 с.

2. ANSYS в примерах и задачах. К.А. Басов, М.: Компьютер Пресс, 2002, 224 с.


Приложение 1


Лог файл расчета балки


/BATCH

! /COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 21:28:07 12/23/2008

/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1

! /GRA,POWER

! /GST,ON

! /PLO,INFO,3

! /GRO,CURL,ON

! /CPLANE,1

! /REPLOT,RESIZE

WPSTYLE,,,,,,,,0

! /REPLOT,RESIZE

/FILNAME,SOBAKA,0

*SET,l0,0.8

*SET,l1,2*l0

*SET,p,10e3

*SET,p1,3*10e3

*SET,m,p*l0

*SET,sigma,530e6

*SET,exx,200e6

*SET,a1,0.3

*SET,aob,a1*a1

*SET,izz1,(a1**4)/12

*SET,step,l0/10

*SET,SIGMA ,

/PREP7

!*

ET,1,BEAM3

!*

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

!*

!*

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,0.924021086472,1

! /REP,FAST

! /REPLOT,RESIZE

! /REPLOT,RESIZE

! /REPLOT,RESIZE

! /REPLOT,RESIZE

! /REPLOT,RESIZE

R,1,aob,izz1,a1, , , ,

!*

RDEL,1

R,1,aob,izz1,a1, , , ,

!*

!*

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,,exx

MPDATA,PRXY,1,,0.3

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDE,EX,1

MPDE,PRXY,1

MPDATA,EX,1,,2E+008

MPDATA,PRXY,1,,0.3

K, ,0,0,0,

K, ,0,l0,0,

K, ,0,l0+l0,0,

K, ,l1,l0+l0,0,

K, ,l1,l0,0,

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

! /DIST,1,1.08222638492,1

! /REP,FAST

LSTR, 1, 2

LSTR, 2, 3

LSTR, 3, 4

LSTR, 4, 5

FLST,2,4,4,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-4

LGLUE,P51X

ESIZE,l0/10,0,

FLST,2,4,4,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-4

LMESH,P51X

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,1

!*

/GO

DK,P51X, , , ,0,UX,UY, , , , ,

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,5

!*

/GO

DK,P51X, , , ,0,UX, , , , , ,

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,2

!*

/GO

FK,P51X,FX,3*p1

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,5

!*

/GO

FK,P51X,FY,-p

FLST,2,1,3,ORDE,1

FITEM,2,3

!*

/GO

FK,P51X,MZ,p*l0

FINISH

/SOL

! /STATUS,SOLU

SOLVE

! LGWRITE,'sobaka911','lgw','E:\гтаимрйий\',COMMENT


Случайные файлы

Файл
181756.rtf
10323.rtf
45845.rtf
138444.rtf
133009.rtf