Расчет на прочность корпуса фрезы на изгибающую нагрузку от воздействия фрезы на корпус (глава дипломного проекта)

6 Расчет на прочность корпуса фрезы на изгибающую нагрузку

от воздействия фрезы на корпус

Расчет на прочность корпуса фрезы на изгибающую нагрузку от воздействия фрезы на корпус производится с помощью программного комплекса ANSYS, который реализует технологию метода конечных элементов. При выполнении инженерных расчётов на прочность неизбежен этап создания конечно-элементной модели прочностной надёжности корпуса фрезы. С помощью такой модели возможно выбрать и необходимые размеры конструкции и оценить её сопротивление внешним воздействиям, то есть от воздействия фрезы на корпус. В данном случае нагрузка будет действовать на изгиб, и ее величина равна 3кН.

Рисунок 6.1 – Расчетная схема.

Расчет на прочность включает в себя три  основных этапа обработки:

I. препроцессорная обработка;

II. процессорная обработка;

III. постпроцессорная обработка.

I. Препроцессорная обработка осуществляет создание геометрической модели.

1. задаем тип конечного элемента:

1.1 выбираем – оболочечный тип элемента;

1.2 четырех узловой элемент;

2. в качестве постоянной выбираем толщину пластины;

3. задаем характеристики материала:

3.1 модуль Юнга EX=2.1E11;

3.2 коэффициент Пуассона PRXY=0.3;

4. построение геометрии:

4.1 построение ключевых точек;

4.2 соединяем эти точки линиями;

4.3 задаем плоскости;

полученная геометрия представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Пространственная конструкция.

5. посторонние конечно-элементной модели:

5.1 задаем размеры конструкции;

5.2 разбиваем конструкцию на элементы.

В результате препроцессорной обработки получили конечно-элементную модель с 999 элементами и 1133 узлами (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 – Конечно-элементная модель.

II. Процессорная обработка осуществляет приложение нагрузок, закреплений и запуск на решение.

1. расстановка закреплений:

1.1 в точке 1 – шарнирно-подвижная опора;

1.2 в точке 2 – шарнирно-подвижная опора;

2. нагружение модели:

2.1 в точке 3 – прокладываем силу, равную 3кН.

В результате процессорной обработки получили нагруженную и закрепленную конечно-элементную модель (рисунок 6.4).

т.2

т.3

т.1

Рисунок 6.4 – Нагруженная и закрепленная конечно-элементная модель.

III. Постпроцессорная обработка осуществляет получение и обработку результатов:

1. деформированного состояния (рисунок 6.5);

2. суммарных перемещений (рисунок 6.6);

3. эквивалентного напряжения (рисунок 6.7).

Рисунок 6.5 – Деформированное состояние конструкции.

Рисунок 6.6 – Суммарные перемещения конструкции.

Рисунок 6.7 – Эквивалентное напряжение конструкции.

Произведен расчет на прочность корпуса фрезы на изгибающую нагрузку от воздействия фрезы на корпус с помощью программного комплекса ANSYS, который реализует технологию метода конечных элементов.

Выявлено максимальное эквивалентное напряжение в конструкции, которое составило 135Мпа, что определяет возможные деформации и силы как упругие.

Коэффициент запаса прочности, согласно проведенному расчету, значительно превышает 2,5. Следовательно, конструкция устойчива к испытываемой нагрузке.