Расчет на прочность консольной пространственной балки, жёстко закреплённой в заделке (Решение поставленной задачи в программе Ansys Workbench), страница 2

Жёсткая заделка предполагает, что сечение балки в заделке не может перемещаться в направлении осей координат и поворачиваться. Следовательно, для моделирования эффекта заделки, на узлы элементов в зоне заделки необходимо наложить ограничение по поступательным и вращательным степеням свободы. Делается это следующим образом: в разделе Outlineвыбираем подраздел StaticStructural: Insert> FixedSupport. Далее необходимо указать плоскость балки, к которой будет приложена жесткая заделка, выбираем один из торцов балки, согласно схеме задания, для этого можно повернуть изображение балки, нажав на среднюю клавишу мышки и удерживая ее. После выбранная плоскость будет подсвечена зеленым, далее в разделе DetailsofFixedSupportвыбираем строку Geometry, нажимаем Apply, получаем заделку одного из торцов балки.

Приложение к свободному концу балки сосредоточенной силы и крутящего момента. Для этого необходимо в разделе Outlineвыбираем подраздел StaticStructural: Insert> Force, затем выбираем свободный от заделки (см. схему) торец балки. Для того чтобы указать величину и направление силы, приложенной к торцу, обращаемся к разделу DetailsofForce.В строке Definebyвыбираем способ задания по компонентам (Components). Появится 3 направления задания силы, нам необходимо задать против оси Y, для этого в строке YComponentзадаем значение -1000. Для того чтобы принять введенные параметры в строке Geometryкликаем Apply.

Аналогичным образом задаем крутящий момент.

2.3  Выбор необходимых решений и запуск на счет.

От действия сосредоточенной силы в балке возникают нормальные напряжения (компонент тензора напряжений в направлении оси x) и касательные напряжения от крутящего момента (касательные компоненты тензора напряжений в плоскости параллельной координатной плоскости y0zи направленные по осям yи z). По энергетической теории прочности, возможность разрушения оценивается по эквивалентному по Мизесу напряжению .Для того чтобы определить все вышеописанные параметры, необходимо добавить их в раздел решений. В разделе Outlineвыбираем подраздел Solution: Insert> Stress> Equivalent (von-Mises) – таким образом мы задали программе определить при расчете эквивалентное напряжение по Мизесу . Аналогичным образом делаем с касательным напряжением от крутящего момента (Solution: Insert> Stress> Shear), в разделе Detailof “Shearstress”выбрать ориентацию в плоскости ZXPlane. Так же необходимо определить деформацию балки: Solution: Insert>Deformation>Total.

Теперь, когда набраны все необходимые параметры, которые нужно определить запускаем программу на счет: в разделе Outlineвыбираем подраздел Solution: Solve.

Появится окно, в котором будет отображаться процесс решения и его стадии, после завершения расчета, данное окно пропадет.

3.  Обзор и анализ результатов.

Для отображение деформированной и исходной не деформированной формы балки следует выбрать в подразделе Solution> TotalDeformation. Следует отметить, что для упругих задач перемещения малы по сравнению с размерами деформированных тел, поэтому для наглядности отображения результатов система автоматически масштабирует перемещения до пределов соизмеримых с размерами деформированного тела. Величины перемещений показаны во вкладке Geometry, где они отображены в виде шкалы, разделенной на цвета, где красный цвет соответствует максимальным значениям, а синий – минимальным. В главном меню в строке Result (находиться над окном Outline), для наглядности следует выбрать Edges> ShowUnderformedWireFrame. Будет отображен скелет исходной балки вместе с деформированным видом.

Результаты расчета по напряжениям можно посмотреть таким же образом, просто выбирая в подразделе Solutionнеобходимое решение.

4.  Сохранение проекта и выход из программы.

Для сохранения проекта выбираем File>Saveproject… и записываем файл в необходимую вам директорию. После чего закрываем все окна программы.