Построение модели верхняка механизированной крепи 1М130. Построение модели столба боковых пород. Формирование контактной пары между верхняком и блоком породы, страница 3

Геометрическую модель столба породы строим при помощи объемного блока:

MM: Preprocessor> -Modeling- Create>Volumes>Block>By 2 Corners & Z… Вводим координаты двух углов блока и высоту, нажимаем  [ОК].  Столб породы с верхняком изображены на рис.2.2.1.1.

Рис.2.2.1.1. Геометрическая модель столба боковой породы

2.2.2. Задание свойства материала

Для дальнейшего расчета напряжений и деформаций, возникающих в кровли и верхняке, необходимо задать свойства материала. В нашем случае порода представлена Алевролитом и обладает следующими физико-механическими свойствами: коэффициент Пуассона μ=0,23, модуль упругости E=4·10¹⁰ Па, плотность ρ=2700 кг/м³, сцепление C=20 МПа, угол внутреннего трения γ=37⁰, угол естественного откоса j=35⁰.

Для задания этих характеристик воспользуемся следующими командами:

MM: Preprocessor> Material Props>Material Models…  В появившемся диалоговом окне в выпадающем списке Materialвыбираем NewModel, указываем на Materialmodelsnumber 2. Далее в правом списке MaterialModelsAvailableзадаем коэффициент Пуассона и модуль Юнга по пути: Structural>Linear> Elastic >Isotropic…. В поле EXвводим модуль Юнга-4е10, в полеnuxyвводим коэффициент Пуассона- 0,23. Плотность задаем по пути:  Structural>Density… . В поле DENS вводим значение плотности-2700. Для ввода остальных свойств используем: Structural>Nonlinear>Inelastic>None-metal Plasticity>Drucker-Prager… В появившемся в соответствующих полях вводим значения:

Cohesion- сцепление, 20МПа;

Fric Angle- угол внутреннего трения, γ=37⁰;

FlowAngel – угол естественного откоса, j=35⁰.

Нажимаем [ОК].

2.2.3. Создание конечно-элементной модели блока породы.

Создание конечно-элементной модели выполняется в несколько этапов:

1. Для создания сетки конечных элементов необходимо задать тип элемента. Выбираем трехмерный восьмиузловой твердотельный элемент Solid 45.

MM: Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete… [ Add…]- в левом списке выбираем Structural solid, а в правом списке Brick 8node 45 и нажимаем    [ОК].

2. Для созданного типа элемента Solid 45 следует ввести новую реальную константу. Воспользуемся командной строкой: r,8.

3. При дискретизации геометрической модели  желательно получить регулярную конечно-элементную сетку. Для этого следует разбить каждую линию геометрической модели таким образом, чтобы в дальнейшем создаваемые конечные элементы имели форму четырехугольника. Желательно в области непосредственного контакта верхняка крепи с блоком породы, у последнего получить примерно одинаковую по размерам с верхняком конечно-элементную сетку. Это важно как для расчета, так и для создания контактной пары.

При помощи команд приведенных в пункте 2.1.3. разбиваем на размерную сетку блок породы (рис. 2.2.3.1), таким образом чтобы по высоте блока породы размещалось 30  элементов и размер элемента увеличивался в сторону от верхняка.

4. Приступаем непосредственно к формированию конечно-элементной сетки.

Вызываем диалоговое окно Mesh Tool. В выпадающем списке поля ElementAttributes(свойства элементов) выбираем Volumes(объемы) и нажимаем кнопку [Set]. Далее выбираем [PickAll]  и в появившемся диалоговом окне Volumes Attributesустанавливаем необходимые настройки:

Materialnumber- номер материала (для породы  №2);

Realconstantssetnumber – номер реальной константы, соответствующей типу элементов Solid 45 (№8).

Element type number – тип элемента (Solid).

Нажимаем  [ОК].  На следующем этапе в выпадающем списке Mesh выбираемVolumes и указываем на кнопку с независимой фиксацией Hex. Нажимаем  [Mesh], затем [Pick All]. На рис.2.2.3.2. представлена конечно-элементная модель блока породы. 

Рис. 2.2.3.1. Линейная модель блока породы с размерной сеткой

Рис. 2.2.3.2. Конечно-элементная модель блока породы.

2.3. Формирование контактной пары между верхняком и блоком породы

Для моделирования контакта породы с верхняком создается контактная пара, при этом контактирующей поверхностью является верхняк, а ответной порода.