Моделирование сварного секторного отвода

1.Задание типа конечного элемента.

Для данной конструкции выбираем тип конечного элемента Solid Brick 20 node 186. В названии данного элемента Solid указывает, что объёмное твёрдое тело, 20 node показывает степень точности расчётов.

Preprocessor®Element Type®Add/Ddit/Delet.

В появившемся меню выбираем пункт Add и выбираем тип конечного элемента.

2.Задание свойств материала. Выбираем механические свойства.

Расчёт для данной конструкции производится в упругой зоне, следовательно модуль Юнга Е=2×10¹¹ Па и коэффициент Пуассона m=0,3

Preprocessor®Material props®Material Models ®Structural®Linear®Elastic ®Isotropic, далее в поле EX указываем значение модуля Юнга – 2e11, а в поле PRXY коэффициент Пуассона – 0,3

3. Построение геометрической модели.

Секторы отвода строится как полый цилиндр, усекаемый плоскостью в месте сопряжения с другим сектором отвода.

Preprocessor®Modeling®Create®Volumes®Cylinder®Hollow Cylinder.

Далее необходимо усечь этот цилиндр плоскостью проходящей под соответствующим углом для каждого сектора.

Для этого создаём точки

Preprocessor®Modeling®Create®Keypoint®In Active CS

По точкам строим плоскость

Preprocessor®Modeling®Create®Areas®Arbitary®Through KPs

Затем разбиваем объём трубы плоскостью на два объёма

Preprocessor®Modeling®Opreate®Booleans®Divide®Volume by Area

Затем удаляем меньшую часть объёма.

Задание расстояния переноса.

Workplane®WP Settings, затем в строке Snap Incr вводим необходимое значение длинны переноса

Перенос системы координат и её поворот.

Workplane®Offset WP by Increments, в появившемся меню устанавливаем перемещение вдоль оси Z и угол поворота вокруг оси Х.

Для построения следующего сектора отвода вытянем плоскость вдоль оси Z

Preprocessor®Modeling®Operate®Extrude®Areas®Along Normal.

Объединение модели в один объём.

Preprocessor®Operate®Booleans®Add®Volumes в меню выбора необходимо нажать Pick All.

4.Разбиение модели на конечные элементы (рис. 4.23).

Preprocessor®Meshing®Mesh®Volumes®Free.

5.Приложение опор и усилий (рис. 4.24).

5.1. Приложение опор. Опоры прикладываются к правому концу балки.

Solution®Define Loads®Apply®Structural®Displacement®On Line, в появившемся окне указываем свойства опор All DOF.

Рис.4.23. Сечение с разбиением

5.2. Приложение усилий.

Solution®Define Loads®Apply®Inertia, в появившемся окне указываем направление действия ускорения свободного падения и его значение.

6. Решение.

Solution®Solve®Current LS

7. Просмотр результатов.

General Postproc®Plot Result®Contour Plot®Nodal Solution.

Результаты расчётов.

На рис. 4.25-4.26 приведены картины суммарных перемещений и интенсивность напряжений возникающих в конструкции. Картины остальных перемещений и напряжений не приведены так как, для решения поставленной задачи не имеют определяющего значения.

Рис.4.24 Сечение с приложенными силами и опорами

Рис. 4.25. Суммарные перемещения

 

Рис. 4.26. Интенсивность напряжений

Контрольные вопросы по Главе 4:

 

1. Что называется конечно-элементной моделью?

2. Что такое степени свободы элемента, модели?

3. Как выполняется аппроксимация искомых функций в МКЭ?

4. Назовите типы конечных элементов. Что означает порядок конечного элемента?

5. Что называется проектом в Workbench?

6. Для чего предназначены окна Project Schematic и Toolbox?

7. Какие виды инженерного анализа реализуются блоками Static Structural, Transient Structural, Steady-State Thermal и Modal?

8. Какие основные элементы имеет каждый блок инженерного анализа?

9. Для чего предназначена кнопка Import на панели инструментов?

10. Для чего предназначены кнопки Refresh Project и Update Project на панели инструментов?

11. Какое расширение имеет файл проекта Workbench?

12. В каком файле сохраняется файл геометрической модели?

13. Что сохраняется в файле file.rstl?