Расчет балки и поршня в Ansys

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: