Создание конечно-элементной сетки и выполнение расчета

Формирование конечно-элементной сетки активируется командой «Создание сетки». Все параметры команды «Сетка» оставляем по умолчанию.

Параметры конечно-элементной сетки приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры конечно-элементной сетки
Параметр	Значение
Типсетки:	Сетканатвердомтеле
Используемоеразбиение:	Стандартнаясетка
Автоматическоеуплотнениесетки:	Вкл
Сглаживаниеповерхности:	Вкл
ПроверкаЯкобиана:	4 Points
Размерэлемента:	6,7309 мм
Допуск:	0,33654 мм
Качество:	Высокая
Количествоэлементов:	8261
Количествоузлов:	13738

 

Конечно-элементная сетка представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Конечно-элементная сетка

Затем запускаем программу на расчет. Для этого выбираем команду «Запуск».

Вывод результатов расчета

В папке «Результаты» дерева исследования по умолчанию доступны три вида результатов анализа:

– Напряжения по Мизесу;

– Результирующее перемещения;

– Эквивалентные деформации.

Для большей информативности и удобства анализа результатов, необходимо настроить отображаемые диаграммы, используя команды «Настройка эпюры» и «Параметры графика». В настройках «Эпюры напряжений» выберем согласно требованиям (Приложение А) в качестве единиц измерения МПа; активируем раздел «Деформированная форма с параметром «Авто». В настройках команды «Параметры графика», активируем опции: «Отобразить минимальное значение», «Отобразить максимальное значение» и опцию «Числовой формат» – «Плав. точка».

Диаграмма напряжений по Мизесу представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Диаграмма напряжений по Мизесу

Анализируя диаграмму, заметим, что максимальное значение напряжения составляет 320,2 МПа, что превышает предел текучести материала. Более того, деталь имеет некоторые области, в которых напряжения по Мизесу превышают предел текучести материала. Это свидетельствует о том, что в этих областях имеют место пластические деформации.

Аналогичным образом выведем диаграмму суммарных перемещений. В настройках диаграммы перемещений выберем согласно требований (Приложение А.) в качестве единиц измерения мм, отобразим деформированную форму в режиме авто и произведя настройки параметров графика, аналогично напряжениям.

Диаграмма суммарных перемещений представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Диаграмма суммарных перемещений

Максимальное результирующее перемещение составляет 0,147 мм.

Аналогичным образом выведем диаграмму эквивалентных деформаций. В настройках эпюры деформаций в дополнительных параметрах выберем опцию «Значение в узлах» и отобразим деформированную форму в режиме авто, а в настройках параметров графика выберем отображением минимального и максимального значений.

Диаграмма эквивалентных деформаций представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Диаграмма эквивалентных деформаций

Максимальная величина деформаций составляет 0,001.

Теперь построим диаграмму коэффициента запаса прочности.

Для этого выберем команду «Определить эпюру проверки запаса прочности». В качестве критерия согласно требованиям (Приложение А) выбираем «Максимальное напряжение von Mises», установим опцию «Предел текучести» и единицы измерения МПа. На третьем шаге выполняемой команды выберем «Распределение запаса прочности» В параметрах графика настроим отображение минимального и максимального значений, а также активируем режим «Определено:» со следующими параметрами: мин – 0,7; макс – 20. Данные параметры выбраны для большей информативности диаграммы. 0,7 – это минимальный коэффициент запаса прочности, поэтому целесообразно это значение выбрать в качестве нижней границы шкалы значений. А максимальное значение шкалы – 20 выбрано, чтобы однозначно определить области со значительным коэффициентом запаса прочности > 20 и более детально изучить области детали с коэффициентом запаса прочности < 20.

Диаграмма распределения коэффициента запаса прочности представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Диаграмма распределения коэффициента запаса прочности

Анализируя результаты, заметим, что в детали есть области с коэффициентом запаса прочности < 1, что является недопустимым.

В связи с этим делаем вывод о необходимости внесения изменений в конструкцию детали.

 

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены основные возможности системы автоматизированного проектирования SolidWorks, как интегрированной среды моделирования и инженерного анализа, в частности, особенности подготовки моделей к анализу и основные аспекты его проведения в CAE-модуле системы − SolidWorks Simulation.

На базе твердотельной модели детали «Основание», построенной в рамках данной работы в CAD-модуле SolidWorks, произведен расчет напряженно-деформированного состояния с использованием SolidWorks Simulationи получен результат, в соответствии с заданием и исходными данными к курсовой работе, позволяющий дать оценку прочностным характеристикам рассматриваемой конструкции детали «Основание».

Кроме выводов, непосредственно по результатам прочностного расчета, приведенных в пояснительной записке, следует отметить и показанную в рамках данной работы эффективность использования такой системы инженерного анализа как SolidWorks Simulation, при разработке конструкции детали.

Проведение прочностных расчетов в среде SolidWorks Simulation позволяет выявить на стадии проектирования, до изготовления изделия, недоработки в конструкции деталей, быстро и эффективно внести изменения в конструкцию, с наименьшими затратами времени и человеческих ресурсов.

Список использованных источников

1 Прерис А.М. SolidWorks 2005/2006. Учебный курс. / А.М. Прерис. – СПб.: Питер, 2006. – 528 с.: ил.

2 Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство. / В.П. Прохоренко. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2004. – 448с.: ил.

3 Тику Ш. Эффективная работа: SolidWorks 2004. / Ш. Тику. – Спб.: Питер, 2005. – 768 с.: ил.

4 Чугунов М.В. CAE-системы предварительного анализа объектов машиностроения. Часть 1. Линейная статика. / М.В. Чугунов – Рузаевка: Рузаевский печатник, 2003. – 44 с.

5 Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorksSimulation. М.: ДМК Пресс, 2010. 464 с., ил.

6 Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов, А.И. Харитонович, Н.Б. Понамарев. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. –1040 с.: ил.

7 Алямовский А.А. SolidWorks/CosmosWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов / А.А. Алямовский. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 432 с.

8 Алямовский А.А. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Харитонович. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 800 с.

9 Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. / Р. Галлагер. – М.: Мир, 1984. – 428 с.

10 Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: пер. с англ. / Дж. Оден. – М.: Мир, 1976. – 358 с.

Приложение А
(обязательное).
Исходные данные, упрощения и требования

 

Рисунок А.1 – Чертеж детали «Основание»

 

 

Рисунок А.2 – Схема приложения граничных условий

 

Упрощения и требования, необходимые для выполнения расчета:

1. Материал детали – «Простая углеродистая сталь» (библиотека материалов solidworksmaterials). Тип модели материала: линейный, упругий, изотропный.

2. В качестве критерия при определении диаграммы коэффициента запаса прочности использовать критерий максимального напряжения по Мизесу.

3. Все настройки программы принимаются по умолчанию, кроме определенных особо.

4. Величины нагрузок заданы на схеме приложения граничных условий (рисунок А.2).

5. В качестве результатов расчета необходимо рассмотреть следующие диаграммы:

– напряжение по Мизесу (vonMises), МПа;

– перемещение суммарное (результирующее), мм;

– деформация эквивалентная;

– коэффициент запаса прочности (FOS).