Issuu on Google+

Workbench - Mechanical Introduction 12.0

Глава 4 Статический структурный анализ

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-1

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

Содержание главы •

В этой главе будет обсуждаться вопрос выполнения линейного статического структурного анализа: A. B. C. D. E. F.

Training Manual

Геометрия и элементы Сборки и типы контактов Настройки анализа Нагрузки и ограничения Расчет модели Результаты и обработка результатов

Возможности, описанные в этой главе, как правило, применимы к ANSYS DesignSpace Entra лицензиям и более высокого уровня.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-2

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

Основы линейного статического анализа

Training Manual

• Для линейного статического структурного анализа неизвестными являются перемещения {х}, которые ищутся в матричном уравнении приведенном ниже:

K x  F

Предположения: – [K] постоянная • Предполагается линейное упругое поведение материала • Используется теория малых отклонений • Могут быть включены некоторые нелинейные граничные условия

– {F} прикладывается статическая • Силы считаются неизменяющимися во времени • Нет влияния инерционного эффекта (масса, затухание)

• Важно помнить, эти предположения связаны с линейным Статическим анализом. Нелинейный Статический и Динамический анализы рассматриваются в последующих главах.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-3

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

A. Геометрия

Training Manual

• В структурном анализе Mechanical поддерживаются все виды тел и могут быть использованы.

• Для поверхностных тел толщина должна быть задана в "Details" в меню “Geometry”.

• Сечение и ориентация линейных тел определяется в DesignModeler и импортируются в Mechanical автоматически.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-4

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Point Mass (Точечная масса)

Training Manual

• Точечные массы могут быть добавлены к модели (элемент геометрии) для моделирования части геометрии, явно не моделируется: – Точечные массы связаны только с поверхностью. – Местоположение может быть определено как: • (x, y, z) координаты в любой пользовательской системе координат. • Выбор вершин/ребер/ поверхностей для определения места.

– Точечная масса зависит от "Acceleration", "Standard Earth Gravity" и "Rotational Velocity« и не зависит от других нагрузок. – Масса "connected" с выбранными поверхностями при условии отсутствия жесткости между ними. – Нет вращательных инерционных членов.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-5

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Свойства материала

Training Manual

• Для линейного статического структурного анализа необходимы Модуль Юнга и коэффициент Пуассона: – Входные данные о материале задаются в “Engineering Data”. – Если присутствует инерционная нагрузка, то необходима плотность материала. – Коэффициент термического расширения не требуется, если температура равномерная по всей модели. – Теплопроводность НЕ требуется для равномерных температурных условий. – Ограничения напряжений необходимы, если присутствует результат Stress Tool. – Свойства усталости необходимы, если присутствует инструмент Fatigue результата. • Для модуля Fatigue требуется дополнительная лицензия.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-6

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

B. Сборки – Контакт твердых тел

Training Manual

• При импорте сборки из твердых частей контактные регионы автоматически создаются между твердыми телами. – Контакт позволяет связать несовпадающие сетки на границах между твердыми частями – Погрешность управляется в элементе "Contact" и позволяет пользователю указать расстояние для автоопределения контакта

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-7

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Контакт твердых тел

Training Manual

• В Mechanical понятие contact и target поверхностей используется для каждого контактного региона: – С одной стороны область контакта называется contact поверхностью, другая сторона называется target поверхностью. – Сontact поверхности препятствуют проникновению в поверхность target. • Когда на одной стороне находится contact , а на другой target - этот контакт называется асимметричным. • Если на обеих сторонах существуют и contact , и target - этот контакт называется симметричным. • По умолчанию, в Mechanical используется симметричный контакт для сборок из твердых тел. • Для ANSYS Professional лицензии и более высокого уровня пользователь может быть изменен асимметричный контакт на необходимый.

C

Симметричный контакт ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

T

Асимметричный контакт 4-8

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Контакт твердых тел

Training Manual

• Доступны пять типов контакта: Contact Type Bonded No Separation Frictionless Rough Frictional

Iterations 1 1 Multiple Multiple Multiple

Normal Behavior (Separation) Tangential Behavior (Sliding) No Gaps No Sliding No Gaps Sliding Allowed Gaps Allowed Sliding Allowed Gaps Allowed No Sliding Gaps Allowed Sliding Allowed

– Bonded и No Separation контакты являются линейными и требуют только одну итерацию. – Frictionless, Rough и Frictional контакты являются нелинейными и требуют несколько итераций.

• Нелинейные типы контактов позволяют задавать дополнительные опции “interface treatment”: • “Add Offset”: вводится нулевое или ненулевое значение для первоначального положения • “Adjusted to Touch”: ANSYS убирает любой зазор, чтобы прикоснуться геометрически (ANSYS Professional и выше)

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-9

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Контакт твердых тел

Training Manual

• Опции интерфейса: C

C

T

Add offset: контактная поверхность численно компенсирует введенную величину в положительном или отрицательном направлении (смещение может в дальнейшем увеличиться). ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

T

Adjusted to touch: смещение поверхности контакта предоставляет первоначальный контакт с поверхностью цели независимо от фактического разрыва/проникновения. 4-10

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Контакт твердых тел

Training Manual

• Дополнительные параметры (см. главу 3 для получения дополнительной информации по pinball область (сфера поиска контакта)): – pinball область: • Внутренний pinball = контакт ближней зоны • Внешний pinball = контакт дальней зоны • Позволяет исследовать контактные процессы более эффективно.

• Для лицензии ANSYS Professional и выше, смесь сборок и твердых тел поддерживается, а также доступно больше возможностей контакта. ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-11

В этом случае разрыв между двумя элементами больше, чем pinball регион, поэтому автоматическое уменьшения разрыва будет выполнено.

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Spot Weld (точечная сварка)

Training Manual

• Spot welds обеспечивает средства соединения поверхностей сборок в дискретных точках: – Spot weld определение дается в других CAD системах.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-12

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сборки – Свойства контактов

Training Manual

• Резюме типов контактов и опции имеющиеся в Mechanical: Геометрия контакта

Кромка твердого тела (Scope = Target)

Кромка твердого тела (Scope = Target) Грань поверхностного тела (Scope = Target) Кромка поверхностного тела (Scope = Target)

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Грань твердого тела (Scope = Contact) Не поддерживается для решения

Не поддерживается для решения

Bonded, No Separation

Кромка твердого тела (Scope = Contact)

Грань оболочечного тела (Scope = Contact)

Кромка оболочечного тела (Scope = Contact)

Bonded, No Separation

Bonded, No Separation

Только Bonded

Все формулировки

Все формулировки

MPC формулировка

Только асимметрия

Предпочитается симметрия

Только асимметрия

Bonded, No Separation

Не поддерживается для решения

Только Bonded

Все формулировки

MPC формулировка

Только асимметрия

Только асимметрия

Bonded, No Separation

Bonded, No Separation

Только Bonded

Все формулировки

Все формулировки

Все формулировки

Augmented Lagrange, Pure Penalty, и MPC формулировка

Предпочитается симметрия

Только асимметрия

Предпочитается симметрия

Только асимметрия

Не поддерживается для решения

Только Bonded

Не поддерживается для решения

Только Bonded

MPC formulation

Augmented Lagrange, Pure Penalty, и MPC формулировка

Только асимметрия

Только асимметрия

4-13

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

C. Настройки анализа

Training Manual

• Опции “Analysis Settings” обеспечивают общий контроль процесса решения: • Step Controls (Управление шагами): – Активация ручного и автоматического управления временем. – Укажите “number of steps” (число шагов) в анализе и “time” (время) окончания для каждого шага. – “Time” - это механизм отслеживания в статическом анализе (см. ниже).

• Solver Controls (Управление решением): – Доступны два решателя (по умолчанию выбираются программой): • Direct solver (Sparse решатель в ANSYS). • Iterative solver (PCG решатель в ANSYS).

– Weak springs (Слабые пружины): • Программа пытается автоматически улучшить сходимость задачи. ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-14

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Настройки анализа – Analysis Data Management

Training Manual

• Analysis Data Management (Управление данными анализа): – Solver Files Directory показывает путь, по которому связанные с ним файлы анализа будут сохранены. – Future Analysis: указывает связь с предыдущими анализами (например, Модальный предварительно напряж��нный). Это значение устанавливается автоматически при соединении анализов и настраивается в схеме проекта. – Scratch Solver Files Directory: временная директория, используемая в процессе решения. – Сохранение ANSYS db. – Delete Unneeded Files: Может сохранить все файлы для последующего использования в Mechanical APDL. – Solver Units: Активная система или пользовательская. – Solver Unit System: если вышеупомянутая настройка “manual”, то Вы можете выбрать одну из 8 возможных единиц измерения для решателя и обеспечения согласованности данных с Mechanical APDL (не влияет на результаты/нагрузку, отображается в GUI). ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-15

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Настройки анализа – Step Controls

Training Manual

• Step Controls: – Несколько шагов позволит создать серию Статических анализов, которые будут решаться последовательно. – Для Статического анализа, время окончания расчета можно использовать в качестве счетчика/трекера для определения шагов и подшагов нагружения. – Результаты могут быть просмотрены на каждом шаге. – Значение нагрузки для каждого шага могут быть введены в "Tabular Data".

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-16

Время и нагрузка отображаются в табличном и графическом окнах

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Multiple Steps

Training Manual

• Все шаги нагружения можно просмотреть. Для этого необходимо войти в “Analysis Type” и выделить “Worksheet”.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-17

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Multiple Steps

Training Manual

• Результаты для каждого отдельного шага можно рассматривать после выбора желаемого шага и RMB >“Retrieve This Result”.

Выберите необходимый шаг и RMB для получения результата

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-18

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

D. Нагрузки и закрепления

Training Manual

• Нагрузки и ограничения применяются к степеням свободы (DOF), доступных в элементах. • В твердых телах доступны DOF перемещения x, y и z (для оболочек добавляются вращательные DOF rotx, roty и rotz). • Независимо от названия элемента он всегда описывается в терминах DOF.

UY UX UZ

• Для примера, добавление “Frictionless Support” относительно оси Z на поверхность показывает, что поверхность Z ограничена и не является свободной (все остальные DOF свободны). Без трения поверхности

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-19

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Нагрузки и закрепления

Training Manual

• Типы нагрузок: – Inertial loads (инерционные нагрузки): • Эти нагрузки действуют на всю модель. • Для вычисления массы необходима плотность материала. • Это только нагрузки, которые действуют на определенные точечные массы (Point Masses).

– Structural Loads (структурные нагрузки): • Силы или моменты, действующие на части модели.

– Structural Supports (структурные ограничения): • Ограничения, которые препятствуют движению на отдельных регионах.

– Thermal Loads (термические нагрузки): • Тепловые нагрузки, которые приводят к температурному полю и вызывают тепловое расширение/сжатие в модели.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-20

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Направленная нагрузка

Training Manual

• Нагрузки и ограничения имеющие направление компонент, которые могут быть определены в глобальной или локальной системе координат: – В Details меню замените “Define By” на “Components”. Затем выберите соответствующую CS из выпадающего меню.

Load Supports Coordinate Systems Acceleration No Standard Earth Gravity Yes Rotational Velocity Yes Force Yes Remote Force Location of Origin Only Bearing Load Yes Moment Yes Given Displacement Yes

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-21

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Ускорение & Гравитация

Training Manual

• Ускорение: – Действует на всю модель и измеряется в длина/время2 еденицах. – Ускорение может быть определено покомпонентно или векторно.

– Тело будет двигаться в противоположном направлении от ускорения.

• Сила земного притяжения: – Значение совпадает с выбранной системой измерения. – Standard Earth Gravity направление определяется по одному из трех глобальных или локальных осей системы координат. – Тело будет двигаться в том же направлении что и сила тяжести. • Угловая скорость: – Задает скорость вращения модели вокруг оси. – Задается векторно или покомпонентно. – Задается в радианах в секунду (по умолчанию) или RPM.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-22

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Сила и давление

Training Manual

• Нагружение давлением: – Применительно к поверхности и действует по нормали к поверхности. – Положительное значение в поверхность, отрицательное значение из поверхности. – Измеряется в единицах давления на единицу площади.

• Нагружение силой: – Сила может прикладываться к вершине, ребру и поверхности. – Сила будет равномерно распределена по всем объектам. Единицы измерения в масса*длина/время2. – Сила может быть определена с помощью вектора или покомпонентно.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-23

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Гидростатическое давление • Гидростатическое давление

Training Manual

:

– Применяется линейно изменяющаяся нагрузка на поверхности (твердое тело или оболочка) для имитации давления действующего от жидкости. – Жидкость может быть внутри или снаружи. • Пользователь указывает: – Величину и направление ускорения. – Плотность жидкости. – Систему координат для свободной поверхности жидкости. – Для оболочек определяется внутренняя/внешняя поверхности.

Внутреннее ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Внешнее 4-24

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Bearing Load

Training Manual

• Bearing Load (сила): – Компоненты силы, используемые на стороне сжатия, с использованием спроектированной области. • Осевые компоненты не допускаются. • Используйте только одну bearing нагрузку на цилиндрической поверхности. – Если цилиндрическая поверхность разделена, то не забудьте выбрать обе половинки цилиндрической поверхности при применении этой нагрузки. – Bearing нагрузка может быть определена векторно или покомпонентно.

Bearing Load ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Force Load 4-25

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Нагружение моментом

Training Manual

• Нагружение моментом: – Для твердых тел моменты можно прикладывать только к поверхностям. – Если выбрано несколько поверхностей, то нагружение моментом равномерно распределяется. – Может быть использован векторный или покомпонентный метод задания момента с помощью правила правой стороны. – Для поверхностных тел момент может быть применен к вершине, кромке или поверхности. – Единицы измерения момента сила*длину.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-26

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Удаленное нагружение

Training Manual

• Удаленное нагружение силой: – – – –

Прикладывается смещенная сила на поверхность или кромку тела. Пользователь прикладывает силу (на геометрию или координаты). Может быть приложена векторно или покомпонентно. Задается, как эквивалент силы и момента, на поверхность.

– Пример: Сила 1 Н приложенная к балке на удалении в 20 м. Результирующая удаленная сила получается равной 20 Н*м и приложена на удалении от закрепления. F=1 Н

20

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Реакция от момента

4-27

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Болтовое соединение

Training Manual

• Болтовое соединение: – Применяется нагрузка от болтового соединения на цилиндрических элементах и используется: • Pretension load - Усилие затяжки (сила) ИЛИ • Adjustment - Преднатяжение (длина)

– Для тел с этим закрепление локальная система координат не требуется (предварительная нагрузка в направлении z). – Автоматически применяется два шага решения: • LS1: предварительное нагружение, применяются граничные условия и условия контакта. • LS2: относительное движение от преднатяжения фиксируется и применяются внешние нагрузки.

– Для последовательности нагружения применяются дополнительные опции (см. на следующей странице)

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-28

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Болтовое соединение – Последовательное моделирование

Training Manual

• “Define By” поле details просмотра предоставляет следующие возможности для последовательного нагружения: – Load или Adjustment: как указано на предыдущей странице. – Lock : Фиксируются все перемещения (прикладываемая нагрузка и закрепления). – Open : Оставляет условие преднатяжения “открытым” (нет предварительного натяга).

2 4 3 1

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

• Советы для болтовых соединений: – Только для 3D моделирования. – Только для цилиндрических поверхностей или тел. – Рекомендуются «качественные» сетки (минимум 2 элемента в продольном направлении). 4-29

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . Линейное давление

Training Manual

• Давление на линии: – Применяется распределенная сила на кромке только для 3-D моделирования с использованием плотности силы. – Измеряется в сила/длину. – Может быть определена: • Суммарно и векторно • Суммарно и покомпонентно (в глобальной и локальной системах координат) • Суммарно и касательно

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-30

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Supports

Training Manual

• Жесткое закрепление: – Ограничивает все степени свободы на вершине, кромке или поверхности • Твердые тела: Фиксируются x, y, и z • Поверхностные и линейные тела: ограничиваются x, y, z, rotx, roty и rotz

• Задание перемещения: – Прикладывается известное перемещение к вершинам, кромкам или поверхностям – Позволяет задавать поступательное перемещение в х, у, и z (в определенной пользователем системе координат) – Ввод "0" означает, что указанная степень свободы фиксируется, а если вы оставите поле пустым (free), то степень свободы не будет закреплена.

• Упругое закрепление: – Позволяет упруго смещать грани/кромки в соответствии с введенной жесткостью закрепления. – Вводится жесткость, необходимая для смещения на единицу нормального прогиба от заданного давления ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-31

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Закрепление

Training Manual

• Закрепление без трения: – Применяется ограничения (зафиксировано) в нормальном направлении на поверхности. – Для твердых тел это закрепление может быть использовано для задания граничного условия «симметрии». – Примеры . . . Зафиксировано в радиальном направлении

Свободное перемещение в плоскости фиксации

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Зафиксировано в нормальном направлении от плоскости фиксации

4-32

Тело свободно в тангенциальном и осевом направлении February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Закрепление

Training Manual

• Цилиндрическое закрепление: – Обеспечивает ограничение осевого, радиального или тангенциального направления. – Прикладывается к цилиндрическим Радиальное поверхностям.

Тангенциальное

Пример . . .

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-33

Осевое

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Закрепление (Твердые тела)

Training Manual

• Ограничение только сжатия: – Применяется ограничение только в нормальном сжимающем направлении. – Может быть использовано на цилиндрической поверхности в модели: болт, штифт и т.д... – Требуется итеративное (нелинейное) решение.

Сила

Сила

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Работает только на сжатие

4-34

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Закрепление (Линейные/поверхностные тела)

Training Manual

• Простое закрепление: – Может быть приложено к краю или точки поверхностного или линейного тела – Ограничивает все перемещения, но углы поворота остаются свободными

• Ограничение вращения: – Может быть приложено к поверхности, кромке или точке оболочечного или линейного тела – Ограничивает вращение, а перемещение не ограничивается Зафиксированное перемещение

Свободное перемещение

Ограниченное вращение

Свободный угол поворота Простое закрепление кромки ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Ограничение вращения 4-35

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Термические граничные условия

Training Manual

• Тепловое ограничение: – В структурном анализе применяется равномерная температура. – Появляется в пункте “Loads” структурного анализа. – Необходимая температура может быть добавлена (см. следующий слайд).

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-36

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Температурная нагрузка

Training Manual

• Перепад температуры может привести к температурному расширению или сжатию в конструкции: – Термические деформации (eth) рассчитываются следующим образом:

e thx  e thy  e thz  a T  Tref 

a  коэффициент теплового расширения. – Tref = нормальная температура (температурные деформации равны нулю). – T = прикладываемая температура (см. предыдущий слайд). – Эталонная температура определяется в настройках анализа (глобальная) или как свойство отдельных тел.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-37

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Расчет модели

Training Manual

• Для расчета модели нажмите кнопку “Solve” в панели инструментов. – По умолчанию используется 2 процессора. – Для указания количества используемых процессоров “Tools > Solve Process Settings”.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-38

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

E. Упраженение 4.1 – Линейный структурный анализ

Training Manual

• Упраженение 4.1 –Линейный структурный анализ • Цель: – 5 деталей сборки, представляющих колесо насоса, с заданной предварительной нагрузкой на поясе 100Н.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-39

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

F. Результаты и постпроцессор

Training Manual

• Доступны различные структурные результаты: – – – –

Суммарная деформация и вдоль направления. Компоненты, главные или инварианты напряжений и деформаций. Результаты контактного анализа. Силы реакции.

• В Mechanical результаты могут быть запрошены до и после решения. – Если вы посчитаете модель, а затем запросите результаты после решения, то нажмите на кнопку "Solve" и результаты будут получены. – Новое решение не требуется.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-40

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Визуализация результатов

Training Manual

• Контурное и векторное отображение обычно показывают на деформированной геометрии. • Используйте Context Toolbar для выбора настроек.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-41

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Деформация

Training Manual

• Деформация модели может быть построена: – Суммарная деформация – скалярная величина:

U total  U x2  U y2  U z2 – х, y, и z компоненты деформации могут быть запрошены в “Directional” в глобальных или локальных координатах. – Можно отобразить векторную картину деформаций (см. ниже).

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-42

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Напряжения и деформации

Training Manual

• Напряжения и деформации: – Напряжения и (упругие) деформации имеют шесть компонент (x, y, z, xy, yz, xz), а температурные деформации только три компоненты (x, y, z) – Для напряжений и деформаций могут быть запрошены компоненты "Normal" (х, у, z) и "Shear" (XY, YZ, XZ). Для тепловых деформаций только “Thermal” (х, у, z) компоненты. – Главные напряжения всегда сортируются так, что s1 > s2 > s3 – Интенсивность определяется как наибольшая из абсолютных величин • s1 - s2, s2 - s3 или s3 - s1

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-43

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Инструмент напряжений

Training Manual

• Факторы безопасности (выберите одну из 4 теорий разрушения): – Теория пластичности: • Максимальные эквивалентные напряжения • Максимальные касательные напряжения

– Теория хрупкости: • Напряжения Мора-Кулона • Максимальные растягивающие напряжения

– В пределах каждой из теорий может быть графически отображен запас прочности в каждой точке и отношение напряжений.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-44

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Результаты в контакте

Training Manual

• Результаты в контакте отображаются при использовании “Contact Tool” инструмента в пункте Solution.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-45

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

… Результаты в контакте

Training Manual

• Выберите область контакта(ов) в Contact Tool (2 метода): 1. Worksheet view (подробный): выбор контактного региона из списка. • Contact, target или both стороны могут быть выбраны.

2. Geometry: выбор контактных поверхностей на графическом экране.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-46

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

User Defined Results

Training Manual

Результат, определенный пользователем • В добавление к стандартным наборам результатов можно добавить “user defined” (пользовательский результат). • Эти результаты могут включать в себя математические выражения либо могут быть сочетанием нескольких результатов. • Определяется 2мя способами: – Выберите “User Defined Result” из контекстного меню решения ИЛИ – Из Solution Worksheet выделите результат > RMB > Create User Defined Result.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-47

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

. . . User Defined Results

Training Manual

• Если подробнее, то позволяется использовать различные выражения базовых математических операций таких, как квадратный корень, абсолютная величина, экспонента и др. • User defined results может быть маркирован пользователем “Identifier”. • Легенда результатов содержит идентификатор и выражение.

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

4-48

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


Статический структурный анализ

G. Упражнение 4.2 – 2D Структурный анализ • • •

Training Manual

Упраженение 4.2 – 2D Структурный анализ 2D структурный анализ. На рисунке вы видите 2D осесимметричную модель.

Давление от крышки

ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.

Стопорное кольцо

4-49

February 23, 2009 Translated by TMMiSAPR, 2012


WB-Mech_120_Ch04_Static-rus