Принципиальная методика работы по расчету статических напряжений 3d модели с линейными свойствами материалов и нелинейной прокладкой

В работе представлены результаты проведения прочностного анализа при проектировании насосного оборудования нового поколения для нужд промышленных предприятий г. Воронежа

Внедрение продукта AutodeskSimulationMultiphysics 2013 в учебный процесс подготовки студентов, специализирующихся на информационных технологиях в промышленном дизайне, позволяет подготавливать специалистов, владеющих современными средствами инженерного анализа. А именно прочностной расчет является основным при создании новой техники и разработке новых технологий.

При изучении данной дисциплины студенты получают знания основных понятий и теорем механики, позволяющие проектировать изделия. Они учатся проводить проектировочные и проверочные расчеты пространственных конструкций. Студенты овладевают методами, позволяющими проводить инженерный анализ, основанный на прочностном расчете. Прочность является основным критерием надежности и работоспособности изделия, поэтому прочностной расчет является одним из самых распространенным инженерным анализом конструкций. Курс дисциплины позволяет дать основные понятия, методики проведения таких расчетов.

Примером применения данной программы на практике является прочностной расчет, проведенный для аналога центробежного насоса нагруженного внутренним давлением. Модель аналога насоса была создана в программе AutodeskInventor. Модель разрабатывалась в упрощенном виде со сглаженным контуром, с учетом характерных особенностей конструкции. На прочность рассчитывался верхний и нижний корпус насоса. Фланцевое соединение корпусов осуществляется анкерными болтами. В программе предусмотрена возможность заложить прокладку с нелинейными свойствами.

На рис. 1 показана разработанная модель насоса с частями корпуса, соединенными анкерными болтами.

После создания модели и разбиения ее на конечные элементы определяются граничные условия: закрепления, нагрузка (внутреннее давление q).

Рис. 1. Модель аналога насоса

На рис 2 показана нижняя часть корпуса насоса с приложенным внутренним давлением и закреплением на опорах.

В результате расчета получены поля распределения перемещений (рис.3) и напряжений (рис.4) на корпусе насоса. На рис. 5 показан коэффициент безопасности, рассчитанный из условия, что допускаемое напряжение равно 50 МПа.

Картина распределения перемещений показала что при определенном давлении возможно расхождение стыка в месте соединения нижнего корпуса и крышки насоса. Это хорошо видно на увеличенном фрагменте стыка (рис.6).

Рис. 2. Нагрузки и закрепления нижней части корпуса

насоса

Рис. 3. Перемещений в корпусе насоса под действием

внутреннего давления

Рис. 4. Эквивалентные напряжения по Мизесу

Рис. 5. Коэффициент безопасности

Продукты компании Autodesk позволили организовать учебный процесс на высоком современном уровне. Использование программы AutodeskSimulationMultiphysics 2013 дало возможность прививать студентам культуру проведения прочностных расчетов, ответственность за проведенный расчет, а так же уменьшить время, затраченное на анализ конструкции и сократить количество ошибок. Наглядность механических явлений, визуализация модели, доступность в освоении программы сыграли основную роль в выборе этой программы.

Рис. 6. Смещения узлов (раскрытие стыка)

Воронежский государственный технический университет

УДК 542.047

А.П. Бырдин, Н.В. Заварзин, А.А. Сидоренко