• Задание по лабораторной работе
  • Список литературы



  • страница17/17
    Дата11.07.2018
    Размер3.75 Mb.
    ТипЛабораторная работа

    Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум


    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17
    Анализ полученных результатов

    Для решения задачи использовали статический конструкционный анализ, в ходе которого прогнозируется результат установившихся, т.е. постоянных по времени, нагрузок без учета центробежных и демпфирующих эффектов или иных явлений вызываемых изменяющимися во времени нагрузками.



    В ходе решения было поставлено условие, что должна произойти полная постановка заклепки. Но часто возникали случаи недопостановки ЗВСС (рис.13): кольцо не прижимается к поверхности пакета, а уже наблюдается процесс скручивания винта в области шейки. Поэтому встала задача о правильном выборе коэффициентов трения в области контактов «кольцо-винт» (рис.7в) и «кольцо-корпус+пакет» (рис.8в). В результате удалось добиться поставленных условий при коэффициентах трения равных 0.3 и 0.1.




    Рис.13. Случай недопостановки ЗВСС.

    Приведем картины, отражающие деформированное состояние заклепки высокого сопротивления срезу в результате моделирования полной ее постановки.








    Рис.14а. Деформированное состояние кольца.

    Рис.14б. Деформированное состояние в области шейки.

    Из полученного деформированного состояния следует: во-первых, был вполне правдоподобно подобран коэффициент трения, т.к. можно наблюдать полную постановку кольца. Во-вторых, элементы верхней части кольца (рис.14а), не контактирующие с корпусом, искривляются в сторону вращения (в решаемых до этого задачах, без учета трения между кольцом и корпусом, искажение элементов не наблюдалось). В-третьих, отслеживается процесс скручивания винта в области обрывной шейки (рис.14б).









    Рис.15. Эпюра эквивалентных деформаций.

    Рис.16. Эпюра эквивалентных напряжений. МПа

    Были построены диаграммы деформирования шейки в узле с выделенными интервалами предельных значений напряжений, выбранном по эпюрам эквивалентных напряжений (рис.16) и деформаций (рис.15), как узел, в котором достигается максимальное значение.



    Эквивалентные напряжения связаны с главными напряжениями по формуле:

    .

    Выбор эквивалентных напряжений (напряжения по Мизесу) обусловлен тем, что они часто применяются в проектных работах, поскольку это позволяет любое трехмерное напряженное состояние описать единственным значением.



    Этим же и вызвано использование эквивалентных напряжений, которые вычисляются по формуле:

    ,

    где ν’- эффективный коэффициент Пуассона (равный 0.5 для пластических деформаций).



    Для шейки:

    Рис.17. Диаграмма зависимости эквивалентных напряжений от времени для обрывной шейки.



    На диаграмме напряжений (рис.17) для сравнения с техническими данными были выделены линиями интервал значений предела прочности.

    Рис.18.Диаграмма зависимости эквивалентных пластических деформаций от времени для шейки.



    А так же диаграмма деформирования в истинных напряжениях и деформациях (рис.19), которые используются на практике для определения напряженно-деформированного и предельного состояния в зонах концентрации элементов конструкций.

    Рис.19.Диаграмма деформирования в истинных напряжениях и деформациях для шейки.



    Так же были построены аналогичные диаграммы для втулки.

    Рис.20.Диаграмма зависимости эквивалентных напряжений от времени для втулки.



    Рассматривая диаграмму напряжений для втулки (рис.20), можно предположить, что в данной модели при выбранных нами условиях в ходе постановки заклепки прочностные возможности втулки не выбраны полностью (например, втулки не лопнула).

    Рис.21.Диаграмма зависимости эквивалентных пластических деформаций от времени для кольца.


    Рис.22. Диаграмм деформирования в истинных напряжениях и деформациях для втулки.

    Одной из особенности данных диаграмм (рис.20 и рис.17) является наличие участка падению напряжений-(1). Предполагаем, что это соответствует моменту, когда произошло смятие угла втулки. Кроме того, на диаграмме напряжений для втулки (рис.20) наблюдается второе падение напряжений (постановка втулки) и постепенное их увеличение (сжатие втулки головкой винта)-участок (2). Так же выделим участок (3) на рис.17 и рис.18, который соответствует резкому увеличению значений напряжений и деформаций после постановки втулки. Данный момент характеризуем как окончание установки заклепки, влекущее за собой срез технологического хвостика.

    Анализирую диаграмму и эпюру эквивалентных напряжений (рис.16), можно сравнить максимальные значения с пределом прочности из технических данных. Можно говорить, что эти значения практически совпадают, а так как удалось добиться полной постановки втулки, то считаем, что была достигнута поставленная в начале работы цель, т.е. теперь по данной модели можно осуществлять подбор параметров, например, коэффициентов трения.


    Задание по лабораторной работе

    На первом этапе предлагается моделировать установку заклепки в двумерной (осесимметричной) постановке. При этом вместо реальной 3d геометрии рассматривается сечение радиальной плоскостью - 2d геометрия. Для моделирования используются КЭ типа PLANE с опцией Axisymmetric для моделирование осесимметричного напряженного состояния.




    1. Запустить командный файл “2model.txt”. В результате будут определены:

      1. Механические свойства мягкой стали (предел текучести 200 МПа, упрочнения нет или почти нет).

      2. поверхность – это деформируемая втулка из мягкой стали.

      3. компонент линий «Bolt», представляющий собой контур тела «винт», прижимающего деформируемую втулку.

      4. компонент линий «Vtul», представляющий собой контур тела «втулка», на которое насаживается деформируемая втулка.

      5. компонент линий «Sten», представляющий собой внешнюю границу соединяемых тел.

    Так как тела «винт» и «втулка» выполнены из твердой закаленной стали, для упрощения будем предполагать их абсолютно жесткими. Также абсолютно жесткой будем предполагать границу «Sten».



    1. Создайте контактные пары, моделирующие контактные взаимодействия подходящих границ деформируемой втулки с перечисленными выше абсолютно жесткими границами.

    2. Для моделирования движения винта связываем границу Bolt с пилотным узлом, для которого затем будем задавать перемещение по оси Y вниз на 5 мм.

    3. Абсолютно жесткие границы Vtul и Sten предполагаются неподвижными

    4. Пытаемся решить задачу, записывая результаты решения на промежуточных подшагах. Это позволит построить зависимости типа «сила от смещения».

    5. При необходимости корректируем контактные границы.

    Второй этап. Построение полной трехмерной модели.

    На основе двумерной модели постройте трехмерную модель. Используйте конечные элементы, указанные в описании. Вместо упрощенных используйте для указанных сталей реальные диаграммы деформирования. Для поиска реальных диаграмм можно использовать Интернет, либо обратиться на кафедру ТУИП. Подберите адекватную КЭ сетку, контактные жесткости

    Задание. Решите задачу с различными коэффициентами трения (0.1, 0.2, 0.3 и т.п). Подберите коэффициент трения, который бы:



    • Исключал недопостановку заклепки, т.е. разрушение втулки (превышение предела пластической деформации), неприлегание (отсутствие давления между втулкой и пакетом).

    • Обеспечивал срез технологического хвостовика винта в момент «правильной» установки заклепки

    Вычисления по трехмерной модели нужно выполнять на кластере ММФ.

    В итоге по выполнению работы составляется отчет, в котором описываются



    • построение модели

    • исходные данные по материалам

    • вычислительные эксперименты

    • в обязательном порядке приводятся данные о вычислительном эксперименте на кластере (размерность задачи, количество ядер, режим решения, использованная память, достигнутая скорость вычислений).

    • Достигнутые результаты проектирования.

    К отчету прилагаются все командные файлы и базы данных, необходимые для повторения решения.
    Список литературы

    1. Басов К.А. «ANSYS в примерах и задачах» изд. «Москва» 2002г;

    2. Биргер И.А. «Сопротивление материалов» изд. Москва «Наука» 1986г.

    3. Васидзу К. «Вариационные методы в теории упругости и пластичности» изд. «Мир» 1987г;

    4. Махутов Н.А. « Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность» изд. «Машиностроение» 1981г;

    5. Огородникова О.М. «Введение в компьютерный конструкционный анализ» Екатеринбург 2001г;

    6. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. «ANSYS для инженеров» изд. «Машиностроение» 2004г;





    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Нелинейные задачи механики деформируемого твердого тела. Практикум