ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра графики, конструирования и информационных технологий в промышленном дизайне

Методические указания

к выполнению курсового проекта

по дисциплине «Теория конструирования сложных пространственных форм»

для студентов направления 09.03.02

«Информационные системы и технологии»

(профиля «Информационные технологии в дизайне»)

всех форм обучения

Часть 2

Воронеж 2015

Составители: канд. техн. наук Е.А. Балаганская,

ст. преп. Е.К. Лахина

УДК 744/038

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Теория конструирования сложных пространственных форм» для студентов направления 09.03.02 «Информационные системы и технологии» (профиль «Информационные технологии в дизайне») всех форм обучения Ч.2 / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Е.А. Балаганская, Е.К. Лахина. Воронеж, 2015. 39 с.

В методических указаниях даны рекомендации по выполнению расчетов с использованием IT.

Предназначены для студентов второго и третьего курсов.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2007 содержатся в файле «МУ ТКСПФ Ч 2 курс пр.doxc».

Ил. 5., табл. 5.

Рецензент: ООО «Консалтинг Солюшинз

Технолоджис» (г. Воронеж) (директор по

САПР и комплексным решениям

Д.Ю. Левин).

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Кузовкин

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета



Оформление. ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный

технический университет», 2015

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект проводятся с целью изучения методик проведения прочностного анализа деталей и конструкций сложных пространственных форм с использованием программы Autodesk Simulation Multiphysics. Рассмотрены конкретные примеры.

Работа № 1

КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

И ДЕФОРМАЦИЙ ОКОЛО ОТВЕРСТИЙ

Цель: оценить влияние отверстий конструктивного или технологического назначения на концентрацию напряжений в пластине большой ширины ( ) при одноосном растяжении.

Задача: выполнить модели пластинок с различными отверстиями, приложить нагрузку (одноосное растяжение) и провести сравнительный анализ по напряжениям и деформациям.

Исходные данные:

Размеры пластинок: 100×100×5 ( ).

Давление .

Варианты отверстий:

а) отверстие диаметром (рис. 1 а)

б) овальное отверстие , (рис. 1 б)

в) правильный треугольник с высотой Н=9, радиусом скругления ( рис. 1 в)

г) квадратное отверстие , радиус скругления * (рис. 1 г).

Рис. 1. Расчетные схемы пластин, нагруженных растягивающими силами с отверстиями различных форм:

а) круглая, б) овальная, в) треугольная, г) квадратная

Выполнение работы

В AutoCad создать модель пластины с отверстием по заданным размерам. Сохранить с названием Пластина. Dwg.

Открыть программу Autodesk Simulation Multiphisics.

1. Открыть файл Пластина. dwg

В окне Unit System выбрать систему СИ, ОК.

В окне Choose Analysis Type выбрать тип анализа Static Stress with Linear Material Models. OK

Загрузится модель пластины с отверстием.

Справка:

ПКМ – правая кнопка мыши;

ПКЛ = левая кнопка мыши.

2. В дереве построения выполнить следующие действия.

Открываем Units System, наводим курсор на Display Units<Metric mks (SI). →ПКМ→Activate.

Открываем Pats.

Parts 1 →ПКМ→Дать название «Пластина».

Element Type →ПКМ→Brick.

Словарик:

Truss - ферма

Beam - луч

Membrane - мембрана

2-D – 2 D

Brick – кирпич

Plate - плита

Tetrahedron - тетраэдр

Spring – пружина, рессора

Rigid – жесткая

Gap - разрыв

Thin Composite – тонкий составной

Thick composite (Sandwich) – толстый составной (сэндвич)

Element Definition→ПКМ→Edit Element Definition→OK.

Material <Unnamed>→ПКМ→Edit→ Material → →Steel →ASTM→ASTM A36 Steel, bar→OK.

Справка: ASTM A36 Steel, bar – аналог стали В Ст 3сп ГОСТ 14637-89. Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества.

На панели открываем вкладку Mesh →Generate 3D Mesh. (CAD Mesh Options и Surface при этом активируется.)

Справка:

можно увеличить число разбиений

на конечные элементы

Открываем Surface, находим Surface 14 (боковая поверхность расположенная перпендикулярно оси x в положительном направлении) → ПКМ → Add → Surface Presse → в окне выбрать Traction, в X Magnitude ввести 100 →ОК

Находим Surface 12 (боковая поверхность расположенная перпендикулярно оси x в отрицательном направлении)→ПКМ→Add→Surface Boundary Condition→Fixed→OK.

Полученная расчетная модель показана на рис. 2.

Рис. 2. Расчетная модель пластины с отверстием круглой формы, нагруженная растягивающим усилием

3. На панели открываем вкладку Analysis.

Нажимаем на Run Simulation. Откроется окно Results.

Результаты расчета эквивалентных напряжений по Мизесу показаны на рис. 3.

Рис. 3. Распределение эквивалентных напряжений (по Мизесу) при растяжении пластины

Отчет выполнить в виде таблицы 1.

Таблица 1

Концентратор напряжений - отверстие	Круглое	Овальное	Треугольное	Квадратное
Нагрузка	100	100	100	100
Максимальное эквивалентное напряжение

- максимальное эквивалентное напряжение в пластине.

- номинальное нормальное напряжение, найденное в неослабленной пластине ( ).

Выводы

Проанализировать во сколько раз повышается напряжение при наличии концентратора напряжений в виде отверстий различной формы.

Варианты

Варианты для выполнения лабораторной работы № 1 представлены в приложении А.