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

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНСОЛЬНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ  БАЛКИ ЖЁСТКО ЗАКРЕПЛЁННОЙ В ЗАДЕЛКЕ

1.  Описание задания

Задана консольная балка одним торцом жёстко заделанная и нагруженная у другого торца сосредоточенной силой  и крутящим моментом  (см. схема).

2.  Дано:

варианты сечения балки:

Длины балок  L = 1000 мм.

Материал балки – малоуглеродистая сталь с параметрами упругих механических свойств: модуль упругости , коэффициентом Пуассона . Плотность материала .

3.  Требуется определить деформированную форму балки, распределение нормальных и касательных напряжений. Реакции в заделке.

Решение поставленной задачи в программе AnsysWorkbench.

1.  Для проведения расчета балки в ANSYSWorkbench необходимо построить модель самой балки. Для этого воспользуемся программой Компас-3D. Построение эскиза сечения модели балки желательно выполнять в плоскости ZY для корректного отображения модели в Workbench. После того как построения выполнены, сохраняем нашу модель с разрешением *.stp, .*stepв любую доступную вам директорию, имя файла записываем латиницей.

2.  Далее, запускаем AnsysWorkbench.

Предустановки графического режима.

Для исключения из главного меню пунктов, не относящихся к решаемой задаче, из набора продуктов ANSYS/ED необходимо выбрать субпродукт прочностного анализа (StaticStructural). Соответствующее действие: Toolbox> AnalysisSystems>> StaticStructural.

2.1  Подготовка данных.

Зададим свойства материла балки: клик правой кнопкой в окне StaticStructural: EngineeringData>Edit. В появившемся окне проверяем, что выбрана конструкционная сталь (structural steel), c параметрами упругих механических свойств: модуль упругости , коэффициент Пуассона . Плотность материала .Обычно, данный вид материала задается по умолчанию самой системой. Если необходимо изменить материал, то следует воспользоваться библиотекой материалов EngineeringDataSources. После того как, материал выбран и его свойства заданы верно, возвращаемся к схеме проекта (project schematic) нажатием кнопки Returntoproject.

Далее необходимо загрузить геометрию балки в программу. Для этого кликаем правой кнопкой в окнеStaticStructural>Geometry:ImportGeometry>Browse… Далее находим нашу балку в той директории куда, предварительно сохранялся файл, выбираем файл, нажимаем кнопку Оpen.После того, как геометрия загрузится в поле Modelпоявится зеленая галочка. Если  в вашем варианте сечения балки находится тело вращения, тогда необходимо откорректировать его отображение в программе. Делается это следующим образом: клик правой кнопкой на Geometry>EditGeometry… Далее откроется окно редактирования геометрии модели DesignModeler, система спросит Вас в каких единицах измерения следует продолжать работу, отвечаем  в мм. В «дереве редактора» (TreeOutline) выбираем плоскость ZXPlane. Далее в окне DetailsViewкликаем на строчку Baseplane>Apply, таким образом задастся базовая плоскость для моделей, сечение которой, представляет собой тело вращения. После этого в «дереве редактора» (TreeOutline)кликаем правой кнопкой Import1 >Generate. Появится модель балки, нормально ориентированная в пространстве. Закрываем DesignModeler, возвращаемся к схеме проекта (project schematic).

2.2  Построение сетки конечных элементов.

Для построения сетки, необходимо StaticStructural> Model: Edit… Откроется окно Mechanical. В разделе Outlineвыбираем сетку Mesh: Update. Автоматически построится сетка, разбивающая нашу модель на конечные элементы. В разделе Detailsof “Mesh” можно корректировать размер и число элементов сетки, после «настройки» сетки, следует нажать Update, для того что бы откорректированная сетка была принята программой для последующей работы.

2.3 Приложение к модели нагрузок.