Изучение поведения пластинки с отверстием, обладающей свойствами упруго-пластического материала, с использованием программного продукта MSC.Marc

Цель работы: изучить поведение пластинки с отверстием, обладающей свойствами упруго-пластического материала, с использованием программного продукта MSC.Marc.

Порядок выполнения работы

1. Постановка задачи.

Постановка задачи представлена на рис.1, где , , , , , толщина пластины 1м, пластина с вырезом: вырез представляет собой центровой треугольник. Необходимо найти НДС пластины для упругого и упруго-пластического состояний, используя MSC.Patran, MSC.Marc.

Рисунок 1

2. Создание геометрической модели

Создаем новую базу данных, например, с именем rgz.db:

File / New / в панель New Database Name вводим имя новой базы данных rgz.db /OK. Появляется окно New Model Preferences, в меню Analysis Code выбираем MSC.Marc /OK

Алгоритм построения геометрической модели следующий:

1.  Создание поверхности с координатами угловых точек (0 0 0), (0 10 0), (50 0 0), (50 10 0): Geometry / Create / Surface / XYZ / Vector Coordinates List: <50 10 0> / Apply (рис.3).

2.  Создание 3х точек в центре поверхности: Geometry / Create / Point / XYZ / Point Coordinates list:а)  [20 3 0]; б) [30 3 0]; в)  [25 7 0] / Apply.

3.  Построение треугольника в центре плоскости: Geometry / Create / Curve / Point/  Apply.

4 По треугольнику создаем отверстие в поверхности: Geometry / Edit / Surface / Add Hole / Inner Loop / Surface: Surface 1; Inner Loop List: Curve 1:3 / Apply

5. Придаем пластинке объем методом выталкивания: Geometry / Create / Solid / Extrude / Translation Vector «0 0 1» / Surface List: Surface 1 / Apply (рис.2).

Рисунок 2

3. Создание конечно-элементарной сетки

Разбиваем пластину на объемные элементы: FiniteElements/ Create/ Mesh/ Solid / ElemShape: Tet; Mesher: TetMesh; Topology: Tet10; SurfaceList/ Выберите поверхность / Apply(рис.3).

Рисунок 3

4. Задание граничных условий и нагрузки.

Для данной задачи фиксируем перемещения одной грани пластинки по z.

Loads/BCs / Create / Displacement / Nodal / New Set Name : z / Input Data… / OK / Select Application Region… / OK / Apply .

Другую грань фиксируем по х и у.

Loads/BCs / Create / Displacement / Nodal / New Set Name : x / Input Data… / OK / Select Application Region… / OK / Apply.

Loads/BCs / Create / Displacement / Nodal / New Set Name : y/ Input Data… / OK / Select Application Region… / OK / Apply.(рис 4)

Рисунок 4

Процесс нагружения будет проходить 100секунд, поэтому прикладываемое давление будет зависеть от времени,  для чего построим Fields и определим опцию LoadCase – Time Dependent

После этого задаем нагрузку: Loads/BCs/ Create / Pressure / Element Uniform/ New Set Name : press / Input Data: щелкаемвTime/Freq. DependentFields/  OK / Select Application Region: Select Surface Edges (выбираем верхнюю грань пластинки) /  OK /  Apply.

5.Свойства материалов

Создание изотропного упругого материала: Materials / Create / Isotropic / Manual Input /Material Name : mat/нажмите кнопку Input Property…/Constitutive Model : Elastic / Elastic Modulus = : 1000000 /Poisson Ratio = : 0.25 /  Apply (рис.5)

Рисунок 5

Задание свойств элементов: Properties / Create / 3 D / Solid / Property Set Name : p/ нажмите кнопку InputProperty / MaterialName: m:mat / OK / Выберите поверхность в поле Select Members : (список поверхностей) / Add / Apply(рис.6)

Рисунок 6

6. Анализ модели

В меню «Анализ» задаем рабочие параметры и время нагружения. (рис. 7,8)

Рисунок 7

Рисунок 8

После окончания анализа производим привязку файла-результата: ReadResults / ResultEntities / Attach / SelectResultsFile…/ Apply(рис.9)

Рисунок 9

7. Рассмотрение результатов для упругого случая.

Результат по деформациям (рис.10)

Рисунок 10

Результат по напряжениям (рис. 11)

Рисунок 11

8. Задание упруго-пластических свойств.

Создаем таблицу упруго-пластических свойств: Fields / Create / Material Property / Tabular Input / Field Name: plastic / Input data / … / Apply. (рис.12)

Рисунок 12

Активируем пластическую область свойств материала (рис. 13):

Рисунок 13

Повторяем анализ и делаем привязку файла результата (рис. 14):

Рисунок 14

9. Рассмотрение результатов для упруго-пластического случая

Упругие деформации (рис. 15):

Рисунок 15

Пластичные деформации (рис. 16):

Рисунок 16

Полные деформации (рис.17):

Рисунок 17

Результат по напряжениям (рис. 18):

Рисунок 18