Расчет на прочность консольного пространственного бруса, жёстко закреплённого в заделке (Решение поставленной задачи в программе Ansys Workbench)

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНСОЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО БРУСА (БАЛКИ) ЖЁСТКО ЗАКРЕПЛЁННОГО В ЗАДЕЛКЕ.

1. Описание задания.

2. Решение поставленной задачи в программе ANSYS.

2.1. Запуск интерактивного режима. После запуска диалога конфигурации используемого продукта ANSYS (в конкретном случае Productselection >> ANSYS/ED), необходимо задать рабочую директорию, используемый драйвер графического вывода, имя задания: Workingdirectory >> e:\ans_work\; Graphicsdevicename >> Win32; Initialjobname >> job1. Остальные параметры оставлены по умолчанию. Запуск сконфигурированного интерактивного режима Run.

2.2. Предустановки графического режима. Для исключения из главного меню пунктов, не относящихся к решаемой задаче, из набора продуктов ANSYA/ED необходимо выбрать субпродукт прочностного анализа (Structural). Соответствующее действие: MainMenu > Preferences > PreferencesforGUIFiltering > IndividualdisciplineásñtoshowintheGUI >> Structural . Остальные параметры оставить без изменения, принять установки Ok.

2.3. Препроцессорная подготовка данных. Препроцессорная подготовка разделена на следующие этапы: 1 – выбор типа используемого конечного элемента; 2 – задание свойств материала; 3 – определение параметров сечения балки; 4 – построение вспомогательной геометрии для дальнейшего построения конечных элементов; 5 – определение атрибутов основного геометрического объекта (тип элемента, материал, параметры сечения, ориентация сечения в глобальной системе координат); 6 – определение числа конечных элементов по длине балки и построение конечных элементов.

2.3.1. Необходимо выбрать балочный трёх мерный элемент, поддерживающий конечную деформацию, обладающий по мимо поступательных вращательными степенями свободы. В библиотеке конечных элементов ANSYS это элемент с обозначением BEAM188. Команды графического интерфейса следующие: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Element Types >> Add. В появившемся меню библиотеки типов элементов (см. рис. 1) в левом окне выбрать группу элементов Beam, а в правом из трёхмерных, поддерживающих конечную деформацию 3Dfinitestrain двух узловой под номером 188 2 node 188. После чего принять выбор кнопкой Ok. В окне типов элементов ElementTypes появится запись Type 1 BEAM188. После чего, закрыть окно . Закрыть подменю ElementType.

Рис. 1. Выбор используемого конечного элемента (балочный элемент BEAM188)

2.3.2. Из библиотеки материалов ANSYS необходимо выбрать упругий линейный изотропный материал. Команды интерфейса: Main Menu > Preprocessor > Material Props > -Constant- > Isotropic. В появившемся меню Isotropic Material Properties указать номер материала - 1 Specify material number >> 1, принять номер Ok. В меню указания свойств упругого изотропного материала Properties for Material Number 1, заполнить следующие окна: модуль упругости Young's modulus EX >> 2.1e11; плотность Density >> 7850, коэффициент Пуассона Poisson's ratio áminorñ NUXY >> 0.333. Принять введённые свойства материала Ok.

2.3.3. Определение параметров сечения балки в ANSYS возможно при непосредственном выборе контура из заложенных в систему и указании требуемых размеров. Для определения параметров сечения необходимо вызвать инструментарий балочных сечений (Beam Tool). Команда вызова следующая: MainMenu > Preprocessor > Sections > -Beam- > Commonsectns. В меню балочного инструментария необходимо указать следующие пункты: номер сечения (система может содержать балки, определяемые одним и тем же элементом, но с разными сечениями) ID >> 1; поле имени сечения можно оставить пустым Name; из возможных типов сечения выбрать прямоугольник ; расположение узлов элементов выбрать относительно центра сечения ; согласуясь с эскизом сечения задать ширину 0,1 м , высоту 0,1 м , количество элементов по ширине и высоте по 4 штуки , . При нажатии кнопки  на экране отображается сечение в системе координат Y0Z, ось y направлена горизонтально, ось z вертикально ось x направлена по оси стержня (перпендикулярно экрану). В правой части окна отображается информация о параметрах сечения (SectionPreviewDataSummary): площадь сечения, моменты инерции площади сечения, жёсткость на кручение, расположение центра тяжести. Следует обратить внимание на то, что ось z направлена вертикально и при дальнейшем моделировании служит направлением расположения сечения в глобальной системе координат. После просмотра параметров сечения нажать кнопку Ok.