Создание геометрических моделей средствами ANSYS

        1 Схема рассчитываемого узла

	№ двутавра	b,мм	R,мм	c,м	m,м	n,м	α,гр.	β,гр.	G,H	P,H	k,м
	26к1	240	2100	1,1	0,6	2,2	10	0	950	1050	0,7

2 Обоснование выбора конечных элементов и их описание

Рассчитываемый узел подвергается воздействию больших осевых нагрузок.

Первичными переменными, которые вычисляются в ходе конструкционного анализа, являются смещения. В дальнейшем, исходя из вычисленных смещений в узлах сетки, определяются напряжения, пластическая деформация. В нашем случае смещение происходит вдоль одной из осей, с одной степенью свободы. Степени свободы не определяются явно, а подразумеваются типами конечных элементов, приложенными к ним.

  Конечный элемент SOLID186 удовлетворяет заданным параметрам. Представляет собой элемент для трехмерного твердотельного моделирования с 20 узлами и хорошо подходит для моделирования импортированных твердотельных моделей.

  Элемент имеет три степени свободы и может использоваться при моделировании пластичности, гиперупругости, ползучести, больших деформаций а также имитации почти несжимаемых материалов и полностью несжимаемых гиперупругих материалов.

  Как видно из рисунка элемент может формироваться и трансформироваться, определяя местоположение вершин K,L,S и O,P,W и др. Принимая тетраэдральную, пирамидаидальную или призматическую форму (в виде треугольной призмы).

  В случае моделирования гиперупругих материалов, направление напряжения и деформации  всегда определяются относительно глобальной декартовой  системы координат.

  Характеристики элемента SOLID186.

1.  Количество узлов – 20 (I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, A, B).

2.  Реальные константы – нет.

3.  Степени свободы  - 3  (ОX, ОY, ОZ).

4.  Предназначен для моделирования: пластичности, гиперупругости, вязкоупругости, вязкопластичности,  ползучести, придания жесткости, больших смещений,  большой деформации, ввода начального напряжения,  автоматический отбора технологии элемента,  рождения и смерти.

5.  Свойства материала.

EX - модуль упругости в направлении OX;

EY - модуль упругости в направлении OY;

EZ - модуль упругости в направлении OZ;

ALPX – коэффициент теплового расширения в направлении OX;

ALPY – коэффициент теплового расширения в направлении OY;

ALPZ – коэффициент теплового расширения в направлении OZ;

                                        PRXY - коэффициент поперечного сжатия в плоскости X-Y;

                                        PRYZ - коэффициент поперечного сжатия в плоскости Y-Z;

                                        PRXZ - коэффициент поперечного сжатия в плоскости X-Z;

        DENS – плотность материала;

                                        GXY – модуль сдвига в плоскости X-Y;

                                        GYZ - модуль сдвига в плоскости Y-Z;

                                        GXZ - модуль сдвига в плоскости X-Z;

                  DAMP – демпфирование.

Рисунок  2.1- Геометрическая форма конечного элемента SOLID186.

Из рисунка видно, что направления выходных напряжений параллельны  системе координат элемента. При работе с SOLID186 необходимо учитывать следующие допущения.

1.  Элемент не должен иметь нулевого объема, а также искривлен так, чтобы образовывалось два отдельных объема.

2.  Смещение края с удаленной средней вершиной происходит линейно, а не параболически.

3.  Следует использовать, по крайней мере, два элемента в каждом  из направлений.

4.  Трансформирование элемента в четырехгранник, клин или пирамиду должно использоваться с предостережением. Размеры элемента должны быть относительно малы, чтобы минимизировать градиенты напряжений.

3 Методика решения задачи

Создание геометрической модели средствами ANSYS

В данном случае требуется создать три точки и одну линию. Геометрическая точка (объект Keypoint) создается командами экранного меню Preprocessor - Create - Keypoints - In Active CS.

Точка создается по трем своим координатам при помощи панели Create Keypoints in Active Coordinate System. В этой панели в строке NPT Keypoinits number указывается номер создаваемой точки. В принципе, номер указы­вать не обязательно, система сама присвоит номер точке из числа не занятых.

В трех строках X, Y,Z Location in active CS указываются координаты точки.

После этого от точки № 1 до точки № 2 требуется провести прямую линию. Эта линия строится команда­ми экранного меню Preprocessor - Create - Lines - Straight Line. После этого на экране появится панель Create Straight Line, при помощи которой строится тре­буемая линия. После появ­ления данной панели на экране требуется указать курсо­ром сначала точку № 1, затем № 2.

Итак требуемая линия создана, и процесс создания геометрической модели завершен.

Создание расчетной модели