книги / САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде ANSYS

Рис. П7.2. Форма конструкции после деформации

17. Просмотр результатов в узлах локальной сети. Для ð-элементов высокого порядка выходные данные вычисляются в узлах локальной на элементе сети. Локальная сеть задается количеством промежуточных узлов, размещаемых на ребрах, гранях и внутри элемента; для данного типа КЭ на первой итерации используется по одному промежуточному узлу на каждом ребре. После завершения итерационного процесса можно просмотреть конечное число итераций и, соответственно, степень аппроксимации базисных функций в каждом элементе (рис. П7.3); меню:

Ðèñ. Ï7.3. p-уровни элементов

Utility Menu → PlotCtrls → Device Optionsперевести в положение ON флажок Vector mode ÎÊ.

Выбрать показ значений искомых функций в узлах (σx):

Main Menu General Postproc Query Results Subgrid Solu.

Выбрать Stress в левом окне и X-direction SX в правом окне ÎÊ.

221

Отметить в графическом окне узловые точки локальной сетки для просмотра напряжений σx.

18. Изображение полей напряжений σx.

Настроить отображение результатов расчета в графическом окне

Данная операция применяется, когда необходимо сохранить одно или несколько полученных изображений в файле формата *.bmp для последующего или немедленного вывода на печать и сопоставления результатов:

Utility Menu PlotCtrlsCapture Image.

Выбрать File Save as â îêíå «Image 1».

Набрать имя Plate.bmp в строке Write image toÎÊFileClose.

Другой, более удобный для встраивания в документы способ сохранения растрового изображения с инверсией цвета фона с черно-

21. Увеличение градации цветовой палитры внутри КЭ при отображении результатов расчета для повышения детализации изображения:

Main Menu General Postproc Option for Outp.

Выбрать 4 fasets/edge для опции [/EFACET] ÎÊ. Перерисовать изображение с новыми параметрами:

Utility Menu Plot Replot.

22. Отображение напряжений σx и сравнение с полученным ранее образом (captured image). Ранее (см. п. 19) было сохранено изображение полей напряжений с постоянным распределением цветовой гаммы внут-

222

Приложение 8

Анализ НДС системы вал–втулка при посадке с натягом*

Постановка задачи

Рассматривается задача анализа НДС составной конструкции после посадки с натягом втулки на вал. Модель конструкции представлена в двух вариантах: объемная в виде четверти двух цилиндрических тел (рис. П8.1) и плоская (осесимметричная) в виде двух поверхностей. Особенности задачи: использование различных типов

контактных элементов, учет механизма изначального проникновения, управление сгущением сети КЭ.

1. Задание типов конечных элементов и вещественных констант. Формирование списка типов конечных элементов: Solid – для твердотельного моделиро-

вания, Conta è Target – для создания контактной пары:

Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add Structural

Solid Brick 8 node 45 Apply Contact 3D Target 170 Apply Contact 4nd surf 173 OK.

Для нахождения равновесного состояния при изначальном проникновении (initial penetration) необходимо выполнить два условия:

– на первом шаге решения не задаются никакие нагрузки (усилия, моменты, перемещения) кроме граничных условий (заделка, условия

* Автор – К. Жеков, технический специалист CAD-FEM GmbH.

224

симметрии и пр.). В данном примере задача состоит только из одного шага для нахождения равновесного состояния;

Conta 173 → Options → Effect of Initial penetration K9 → Include-rampOK.

Для активации бета-алгоритма описания контакта «деформируемая поверхность – в деформируемую поверхность» (по умолчанию в версии ANSYS5.4 при использовании этих контактных элементов доступен только контакт «деформируемая поверхность – вабсолютно жесткую поверхность», т.е. выставлена опция KEYOPT(8)=0 для элементов 3D Conta173; для более поздних версий опции деформируемости контактных поверхностей и изначального проникновения установлены по умол- чанию) необходимо набрать в командной строке окна ввода (ANSYS Input) команду: keyopt, 3, 8, 1 Enter, т.е. задать опцию KEYOPT(8)=1 для элемента Target 173.

Описание вещественных констант:

Main MenuPreprocessorReal ConstantsAddType 3 Conta

Penetration Tolerance FTOLN 0.05 (контрольная глубина проникновения в долях от характерного размера элемента, лежащего под контактной поверхностью)OKClose.

2. Задание свойств материала (сталь) в единицах СИ. Задание значе- ний модуля упругости (ЕХ, Па), коэффициента Пуассона (Poisson′s Ratio) и коэффициента трения (Friction coefficient):

225

При создании твердотельных примитивов основание объекта всегда находится на рабочей плоскости (Working Plane). Для построения второго цилиндра со смещением относительно первого по продольной оси

226

– выбрать любые окружные длинного и короткого цилиндров

4 to 6 Sided Pick All.

Обратите внимание, как с помощью коэффициентов сгущения сети Space можно управлять уплотнением сети на линиях: при положительном значении, отличном от 1, сгущение производится к одному из концов линии; при отрицательном значении в диапазоне [−1, 0] сгущение происходит внутрь, к середине линии; при отрицательном значении <−1 сгущение происходит к обоим концам линии (рис. П8.2).

Рис. П8.2. Сеточная модель

Те же операции по построению сеточной модели можно проделать с помощью диалога MeshTool (см. главу 3):

Main Menu Preprocessor Meshing Mesh MeshTool.

4. Описание контактной пары. В контактную пару входят контактная (Contact) и целевая (Target) поверхности. В качестве контактной поверхности выберем внутреннюю поверхность короткого цилиндра (втулки):

Utility Menu Select Entities Areas By Num Pick From Full Apply.

Отобрать узлы на этой поверхности, используя операцию пересече- ния при селекции:

227

Рис. П8.3. Элементы контактной пары

Восстановите активность всех объектов:

Utility MenuSelectEverything.

Отобразить поверхности:

Utility MenuPlotAreas.

Для создания элементов целевой поверхности выбрать наружную поверхность длинного цилиндра (вала):

Utility Menu Select Entities Areas By Num Pick From Full Apply.

Отобрать узлы на этой поверхности, используя операцию пересечения при селекции:

Utility MenuSelectEntities → NodesAttached toAreas, All → From FullApply.

228

Отобрать из этих узлов только те, что находятся под контактной по-

Просмотреть элементы контактной пары, направления нормалей (рис. П8. 3, â) и изменить их можно с помощью следующей утилиты:

âплоскости 0XZ и две поверхности в плоскости 0YZ → OK;

–условия симметрии в центральных узлах сети для фиксации перемещений в направлении оси 0Z; для этого отобразить фронтальный вид:

Utility MenuPlotCtrlsPan, Zoom, Rotate Bot.

Main Menu → Preprocessor (Solution) → Loads → Apply → Structural → DisplacementOn NodesBox при помощи «резинового окна» выбрать все узлы посередине (рис. П8.4) → OK выберите степень свободы UZ → OK.

229

Âзакладке Basic выбрать в поле Analysis Options Large Displacement Static; в поле Time at end of load step ввести значение 100.

Âзакладке Nonlinear в поле Line search выбрать On; в поле Maximum number of iterations ввести значение 120.

Запустить на счет и закрыть окна статистики (во всех версиях):

Для просмотра результатов можно воспользоваться функцией динами- ческого вращения изображения − для вращения используйте правую кнопку мыши, для перемещения − левую, для масштабирования с одновременным вращением − среднюю (Shift+правая кнопка, если мышь двухкнопочная):

Utility MenuPlot CtrlsPan, Zoom Rotate,Dynamic Mode.

230