Часть 1. Деталь «Анкерная плита»
Деталь анкерная плита (рис. 4.1) изготовлена из полиамида. Тведотельная модель узла (рис. 4.2) находится в папке <каталог_установки>\samples\tutorial\cosmosxpress с примерами программы SolidWorks, название файла aw_anchor_plate.sldprt.
Рис. 4.1
Рис. 4.2
Плита крепится с помощью четырех отверстий. Усилие на анкерную плиту передается от компонента пластины. Необходимо определить максимальное усилие, которое может выдержать анкерная плита, предусмотрев запас прочности, равный 3,0.
Для определению максимального усилия:
Укажите Полиамид 6/10 из базы данных материалов solidworks, выбрав его в разделе Пластмасса.
Ограничьте четыре отверстия плиты. Используйте один набор ограничений, который содержит четыре грани.
Рис. 4.3
Используйте переднюю плоскость в качестве справочной плоскости при определении силы.
Используйте Отобразить символы, чтобы проверить направление нагрузки.
Используйте Изменить направление, чтобы изменить направление силы.
Приложите усилие, равное 350 фунтам, к грани, соприкасающейся с компонентом пластины. Вместо 350 фунтов можно указать любое необходимое значение. Обозначим приложенную силу буквой F.
Рис. 4.4
Поскольку в анализе проекта используются приближенные методы, подразумевающие значительные числовые вычисления, использование слишком маленьких или слишком больших значений нагрузки может привести к потере точности из-за точности машинных вычислений.
Проанализируйте деталь, используя значения по умолчанию.
После выполнения анализа COSMOSXpress отображает минимальный запас прочности. Допустим, что это значение - m. Это означает, что анкерная плита начнет деформироваться при изменении величины силы с F до mxF.
С учетом запаса прочности 3.0 максимальное усилие, которое способна выдержать анкерная плита, составляет mxF/3.0.
На рисунке ниже показано распределение напряжения в анкерной плите при нагрузке в 350 фунтов.
При нормальных рабочих условиях на анкерную плиту действует сила, приложенная к рукоятке. С практической точки зрения более важен вопрос, какую максимальную силу, не вызывающую деформаций, можно приложить к рукоятке. COSMOSXpress не может правильно ответить на этот вопрос, так как не поддерживает анализ сборок. Когда деталь анализируется вне сборки, трудно описать нагрузку и соответствующие условия опор. COSMOSWorks поддерживает анализ сборок, а, следовательно, позволяет проанализировать всю сборку, приложив силу к рукоятке.
Рис. 4.5
Часть 2. Деталь «Крестовина»
Показанная на рис. 4.6 крестовина сделана из легированной стали.
Рис. 4.6
Чтобы открыть файл aw_spider.sldprt перейдите к нему <каталог_установки>\samples\tutorial\cosmosxpress\aw_spider.sldprt).
Усилие прикладывается к грани центрального отверстия. Обычно деталь может иметь несколько ограничивающих сценариев. С учетом запаса прочности 2.0 необходимо узнать максимальное усилие, которое способна выдержать крестовина, если: а) все внешние отверстия зафиксированы, б) два внешних отверстия зафиксированы и в) только одно внешнее отверстие зафиксировано.
Ниже приводится описание того, как ответить на этот вопрос:
Укажите Легированная сталь из базы данных материалов Solidworks, выбрав ее в разделе Сталь.
Ограничьте 3 внешних отверстия (рис. 4.7). Можно включить 3 грани в один набор ограничений или определить отдельный набор для каждой грани.
Рис. 4.7
Приложите осевое усилие 500 фунтов. Обозначим приложенную силу буквой F. Направление оси в этом случае указывается путем выбора Плоскости 1 в качестве справочной плоскости. Используйте Плоскость1 в качестве справочной плоскости при определении силы. Используйте Изменить направление, чтобы изменить направление силы.
Рис. 4.8
Обычно, если не существует справочной плоскости, перпендикулярной направлению приложения силы, необходимо создать новую справочную плоскость.
Выполните анализ детали с помощью параметров по умолчанию.
После выполнения анализа COSMOSXpress отображает минимальный запас прочности. Допустим, что это значение - m.
С учетом запаса прочности 2.0 максимальное усилие, которое способна выдержать деталь, составляет mxF/2.0.
Вернитесь к шагу Ограничения и удалите одно из ограничений. Обратите внимание на восклицательный знак на вкладках Анализ и Результаты. Они означают, что текущие результаты не относятся к текущей модели, и необходимо заново проанализировать модель.
Нажмите Обновить.
Рассчитайте максимальную силу для этого случая.
Выполните те же самые операции для вычисления максимального усилия, которое способна выдержать крестовина, когда зафиксировано только одно внешнее отверстие.
Распределение напряжений в этих трех случаях показано ниже:
Все внешние отверстия фиксированны
|
Два внешних отверстия фиксированны |
Одно внешнее отверстие фиксированно
|
Рис.4.9
Напряжение увеличивается, поскольку используются меньше опор. С учетом предела текучести 90,000 фунтов на квадратный дюйм (предел текучести легированной стали), на основе расчетов COSMOSXpress можно сказать, что деталь будет деформироваться при приложении силы, когда зафиксировано одно отверстие.