ДЗ / Novikov_SM9-51_LR_balki

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ: Специальное машиностроение

КАФЕДРА: СМ9 «Многоцелевые гусеничные машины специального назначения и мобильные роботы»

Лабораторная работа №1

Группа: СМ9-51

Тема лабораторной работы: Основы проведения статического расчёта МКЭ в системе Ansys Workbench

Тип задания: учебное

Цель работы: Ознакомление со средствами автоматизированного вычисления параметров статических систем и проведение расчёта простейших расчётных схем.

Содержание.

Введение;

1)Порядок проведения работы;

2)Аналитическое решение задачи (подготовительный этап);

3)Выполнение работы:

Этап 1. Построение расчётной схемы;

Этап 2. Создание сетки;

Этап 3. Задание ограничений и приложение сил;

4)Анализ полученных результатов;

Заключение.

Введение.

Многие задачи, с которыми сейчас сталкиваются инженеры-

конструкторы, не поддаются аналитическому решению, либо требуют огромных ресурсов на экспериментальную реализацию. Зачастую,

единственной возможностью быстрого анализа инженерной проблемы является компьютерное математическое моделирование. В анализе конструкций находит свое наиболее важное применение метод конечных элементов. В данной лабораторной работе рассмотрены основные положения компьютерного анализа методом конечных элементов с помощью программного пакета Ansys Workbench.

1. Порядок проведения работы.

Вданной работе необходимо создать две модели:

1)Балка квадратного сечения 50 мм, длина 1000 мм;

2)Балка круглого сечения диаметром 50 мм, длина 1000 мм; Приведённые тела необходимо закрепить в заделке за один из торцов и

нагрузить изгибающей силой F=1000 H на свободном конце. В качестве исследуемых параметров назначаются следующие:

Эквивалентное напряжение по Мизесу;

Общая деформация.

Испытания проводятся для различных типов разбиения моделей на конечные элементы в целях анализа точности полученных результатов.

2. Аналитическое решение (подготовительный этап).

Аналитическое решение поставленной задачи будет иметь следующий вид:

1)Стержень квадратного сечения:

2)Стержень круглого сечения:

3. Выполнение работы.

Этап 1. Составление расчётной схемы

На данном этапе необходимо разработать модели, которыми будем использоваться в расчёте. Используем для этого ПО Siemens NX.

Как обычно, создание модели начинается с плоского эскиза:

Рис. 1

Применяя инструмент «Вытягивание», можно получить следующую картину:

Рис. 2

Описанными методами можно получить следующие модели:

Рис. 3

Описав таким образом необходимую геометрию, легко убедиться, что

данные загружены без ошибок:

Рис. 4

Этап 2. Разбиение модели на конечные элементы

Поскольку материалы деталей уже заданы автоматически (конструкционная сталь), в первую очередь необходимо обратить внимание на раздел Mesh.

Здесь следует создать новый метод разбиения.

Размер конечного элемента для рассматриваемой лабораторной работы

допустимо выбирать по следующему принципу:

Квадратное сечение:

Рис. 5 (Hex8)

Рис.12 (Tet10)

Построим таблицу, где будет отображено количество элементов для каждого

тела с разными элементами:

Таблица 2

Этап 3. Задание ограничений и приложение сил

Применим заделку к балкам:

Квадратное сечение:

Рис. 13

Круглое сечение:

Рис. 14