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

Рис. П8.5. Поля эквивалентных напряжений по Мизесу

Для представления полей напряжений, не являющихся инвариантными по отношению к выбранной системе координат, в силу осевой симметрии НДС удобнее перейти к цилиндрической СК. Для этого необходимо изменить СК представления результатов (по умолчанию, глобальная декартова СК, в данном случае ось 0Z глобальной цилиндрической СК совпадает с осью симметрии):

Main Menu General PostProc Options for Outp выбрать в поле [RSYS] Result coord system Global cylindric.

Отобразить радиальные напряжения σr (ðèñ. Ï8.6):

Рис. П8.6. Поля радиальных напряжений

231

Рис. П8.7. Поля окружных напряжений

Для контроля характера распределения напряжений по толщине можно использовать известное решение задачи Ламе для составных толстостенных цилиндров.

Создание анимации результатов расчета в терминах эквивалентных

Для удобства просмотра результатов расчета для элементов группы «контактная поверхность» необходимо выбрать только элементы соответствующего типа (номер 3 согласно порядку ввода в начале сеанса работы):

Отображение контактных напряжений (рис. П8.8):

232

Main MenuGeneral PostProcPlot ResultsContour PlotElement Solu Contact Total Stress STOT OK.

Рис. П8.8. Поля контактных напряжений

Перед выходом из программы сохранить свойства материала для по-

8. Для сравнения проведем анализ в осесимметричной постановке (ось 0Y − ось симметрии) с использованием плоских твердотельных КЭ и линейных контактных КЭ. Если Вы не вышли из программы, задайте новый расчет и определите новое имя проекта:

Utility Menu File Clear & Start New...

Utility Menu → File → Change Jobname...

9. Задание типов и опций конечных элементов. Формирование списка типов конечных элементов: Solid – для твердотельного моделирования, Contact и Target – для создания контактной пары:

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

Solid → Quad 8 node 82 → Apply → Contact → 2D Target 169 → Apply → Contact → 3 nd surf 172 → OK.

233

234

Построение сеточной модели с данными параметрами (рис. П8.9):

Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Areas Mapped Free Pick All.

13. Для создания контактной пары используем конструктор контактных пар Contact Pair:

Main Menu Preprocessor Modeling Create Contact Pair.

Если впервые создается контактная пара, то открывается окно конструктора Contact Wizard; иначе − окно менеджера Contact Manager (см. рис. П8.9), в этом случае окно конструктора открывается нажатием первой кнопки на инструментальной панели менеджера.

Рис. П8.9. Окно менеджера контактных пар

В окне конструктора Contact Wizard нажать кнопку Pick Target..., указать линию, соответствующую наружной поверхности вала OK; нажать кнопку Next; нажать кнопку Pick Contact..., указать линию, соответствующую внутренней поверхности втулки → OK; нажать кнопку Next; далее – кнопку Create.

Для просмотра элементов контактной пары использовать пиктограмму конструктора Plot Elements и первое комбинированное поле ввода (Contact & Target).

14. Приложение граничных условий: условия симметрии в центральных узлах сети для фиксации перемещений в направлении оси 0Y:

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

15.Задание параметров расчета и запуск решателя (см. п.6).

16.Постпроцессинг. Войти в постпроцессор:

235

Main Menu General PostProc.

Для более плавного отображения цветовых переходов внутри КЭ открыть окно настроек вывода:

Main Menu General PostProc Options for Outp в поле [/EFACET] Facets/element edge выбрать 4 facets/edge.

Отобразить эквивалентные напряжения по Мизесу (рис. П8.10) и сравнить с ранее полученным результатом (см. рис. П8.5).

Рис. П8.10. Поля эквивалентных напряжений по Мизесу

Рис. П8.11. Поля радиальных напряжений

236

Приложение 9

Постановка условий совместности деформаций для несовместного разбиения на примере задачи изгиба бруса*

Постановка задачи

Рассматривается задача исследования НДС бруса сечением прямоугольной формы при изгибе. Особенность задачи: обеспечение совместности деформаций на стыке подобластей с различной плотностью сети конечных элементов при несовпадении граничных узлов. Такая ситуация может возникнуть, например, при импорте и сборке сеточных моделей элементов конструкции.

1. Задание типа конечного элемента:

Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add Structural Solid Brick 20 node 95 OK Close.

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

Main Menu Preprocessor Material Props Constant Isotropic OK

3. Создание геометрической модели:

Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Block By Dimensions.

Скопировать созданное тело со смещением вдоль оси 0Y:

Main Menu Preprocessor Modeling Copy Volumes Pick All.

Ввести в поле DY значение 2.0 OK.

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

238

4to 6 Sided Pick All.

5.Описание условий совместности деформаций на стыке двух параллелепипедов. Для этого необходимо отобрать узлы нижней грани верхнего параллелепипеда и прилегающие к ним элементы нижнего параллелепипеда.

При отборе узлов используются операции пересечения разнородных множеств из группы операций селекции объектов:

Utility MenuSelect EntitiesVolumes By Num Pick Apply.

Выбрать верхний параллелепипед OK. Отобразить поверхности:

Utility Menu Plot Areas.

Отобрать и отобразить все поверхности селектированного тела:

239

– давление на двух смежных боковых гранях нижнего параллелепипеда (косой изгиб):

Main MenuPreprocessor (Solution)LoadsApplyPressureOn Areas выбрать любые две смежные боковые грани нижнего параллелепипеда OK в поле Value ввести значение 1.Е7 OK.

7. Запуск решателя:

Main Menu Solution Solve Current LS

240