Горелов В.Н., Лукьянова А.Н. Проектирование деталей машин с использованием программного комплекса ANSYS
Подождите немного. Документ загружается.
31
в позиции Selection вводим обозначение и ве-
личину параметра:
DB1=30 * Accept
далее поочередно вводим все остальные
параметры для входного вала в соответствии
с табл. 3.3.1, 2.1, 1.1 и 1.2.
*Close.
В результате ввода появляются следующие
параметры, необходимые для расчета Рис.4.1.1. Меню
первого входного вала: параметров.
DB1=30, T1=35530, FT1=1295, FR1=479,
FA1=228, FM1=309, MZ2=6256, L1=50, L2=176, L3=228.
4. Выбор типа элемента
Main Menu / Preprocessor / Element Type / Add /
Beam 2 node 188 *OK *Close.
Рис. 4.1.2. Диалоговое меню для выбора элемента.
5. Задание сечения вала
Main Menu / Preprocessor / Sections / Beam /
Common Sections / Beam Tool :
Для сечения вала диаметром d
в1
заполняем Рис. 4.1.3. Диалого-
диалоговое меню Beam Tool вое меню сечения.
ID 1 - порядковый номер сечения
Name DB1 - имя сечения в заданных параметрах (п.3)
Sub-Type - форма сечения вала (круглая)
32
R DB1/2 - радиус сечения вала (заданный диаметр
вала, деленный пополам) OK.
6. Задание свойств материала вала
Main Menu / Preprocessor / Material Props / Material Models
Material Model Number 1: Structural / Linear / Elastic / Isotropic
EX = 2е5, PRXY = 0.3 *OK
Material / Exit.
Рис. 4.1.4. Диалоговое меню для задания свойств материала.
7. Построение ключевых точек геометрической модели вала
Main Menu / Preprocessor / Modeling / Create / Keypoints / In
Active CS /
NPT = 1 X =0, Y = 0, Z = 0 *Apply
Аналогично строятся последующие точки 2, 3 и 4 геометриче-
ской модели вала и одна дополнительная точка 5 – точка ориентации
элемента в пространстве (рис. 4.1). Координаты данной точки зада-
ются в соответствии с условиями задачи. В данном расчете совмес-
тим оси глобальной системы геометрической модели и локальной
системы элемента. Нельзя строить точку ориентации на оси геомет-
рической модели, в данном случае на оси ОХ.
33
Рис. 4.1.5. Диалоговое меню для построения ключевых точек.
NPT = 2, X = L1, Y = 0, Z = 0 *Apply
NPT = 3, X = L2, Y = 0, Z = 0 *Apply
NPT = 4, X = L3, Y = 0, Z = 0 *Apply
NPT = 5, X = 0, Y = 0, Z = L3 *OK
8. Построение линий геометрической модели вала с предваритель-
ной нумерацией точек
Utility Menu / PlotCtrls / Numbering
Kp √On
Utility Menu / Plot / Keypoints – изображение точек.
Для наглядности поворачиваем изображение окна в положение
Isometric View (команды изменения точки визуализации расположе-
ны справа от графического окна программы).
Main Menu / Preprocessor / Modeling / Create / Lines / lines /
Straight Line
Курсором «мыши» указываем точку 1 (начало координат) и точку 2
Apply
затем указываем точку 2 и точку 3 Apply
точки 3 и 4 OK.
Таким образом, последовательное соединение соответствующих
точек приводит к построению геометрической модели вала. Послед-
няя точка 5 – точка ориентации элемента в пространстве не соединя-
ется ни с чем!
34
Рис. 4.1.6. Построение линий.
9. Присвоение атрибутов (вида сечения) каждой линии (ступени
вала)
Main Menu / Preprocessor / Meshing / Mesh Attributes / All Lines
Указываются атрибуты выбранных линии:
MAT 1, - свойства материала под номером 1
TYPE 1 BEAM188 - тип элемента под номером 1
SECT 1 DВ1 - сечение под номером 1 с диаметром DВ1
Pick Orientation Keypoint(s) Yes - (точка 5 – точка ориента-
ции элемента в пространстве) *ОК.
Курсором «мыши» указываем точку 5 *ОК.
Рис. 4.1.7. Диалоговое меню для задания атрибутов линиям.
35
10. Задание размера элемента (используется размер 1 мм).
Main Menu / Preprocessor / Meshing / Size Cntrls / Manual Size /
Global / Size / SIZE 1 *OK
11. Разбиение линий на элементы
Main Menu / Preprocessor / Meshing / Mesh / Lines *Pick All.
12. Отрисовка конечно-элементной модели вала
Utility Menu / PlotCtrls / Style / Size and Shape / ESHAPE √On
*OK – включение опции отображения формы элементов.
Utility Menu / Plot / Elements – изображение элементов.
Рис. 4.1.8. Диалоговое меню отображения Рис. 4.1.9. Диалоговое
формы элемента. меню для создания
рисунка.
13. Сохранение изображения вала (угол обозрения выбирается са-
мостоятельно)
Utility Menu / PlotCtrls / Hard Copy / To File
выбираем монохромное или цветное изображение в формате
JPEG или PNG, позиция Reverse Video обязательно должна быть
включена для создания белого фона, задаем название рисунка в пози-
ции Save to *OK.
36
Рис. 4.1.10. Упрощенная балочная конечно-элементная модель вала.
14. Изображение точек и линий с предварительной нумерацией объ-
ектов
Utility Menu / PlotCtrls / Numbering
Kp √On
LINE √On *OK
Utility Menu / Plot / Lines – изображение линий.
Utility Menu / Plot / Keypoints – изображение точек.
Рис. 4.1.11. Диалоговое меню контроля нумерации объектов.
37
15. Создание опор
Main Menu / Solution / Define Loads / Apply / Structural / Dis-
placement / On Keypoints / («мышкой» указываем точку 1, в которой
находится первая левая опора) *Apply
Lab2 UX, UY, UZ, ROTX * Apply
(«мышкой» указываем точку 3 второй правой опоры) *ОК
Lab2 UY, UZ (отмечаем направления по которым происходит ог-
раничение перемещений)* ОК.
а б
Рис. 4.1.12. Диалоговое меню для создания ограничений перемещений (а)
и моделирования сосредоточенных сил и моментов (б).
16. Моделирование сосредоточенных сил и моментов
Main Menu / Preprocessor / Define Loads / Apply / Structural /
Force/Moment / On Keypoints /
«мышкой» указываем точку 2 - точку приложения сил в зацеплении
быстроходной ступени *OK
Lab FY, VALUE FR1 * Apply,
«мышкой» указываем точку 2 *OK
Lab FX, VALUE FA1 * Apply,
«мышкой» указываем точку 2 *OK
Lab FZ, VALUE FT1 * Apply,
38
«мышкой» указываем точку 4 – приложение консольной силы от
муфты *OK
Lab FZ, VALUE -FМ1 * Apply,
«мышкой» указываем точку приложения крутящего момента – точка
4 *OK
Lab MX, VALUE Т1 * OK
«мышкой» указываем точку снятия крутящего момента – точка 2
*OK
Lab MX, VALUE -Т1 * OK
«мышкой» указываем точку приложения изгибающего момента М
z2
от осевой силы F
a1
– точка 2 *OK
Lab MZ, VALUE МZ2 * OK.
17. Просмотр заданных условий закрепления и нагружения
Utility Menu / List / Loads / Solid Model Loads
Рис. 4.1.13. Просмотр ограничений перемещений сосредоточенных сил и мо-
ментов.
Информация сохраняется в отдельном текстовом документе c
указанием рабочей папки для последующего представления в курсо-
вом проекте: File / Save as…
закрываем данный файл командой Close.
18. Решение задачи
39
Main Menu / Solution / Solve Current LS / (перед запуском зада-
чи на решение закрыть командное окно STATUS Command – File /
*Cloze )*OK
Решение задачи подтверждает появление сообщения:
Solution is done!
Просмотр результатов
19. Реакции в опорах
Main Menu / General Postproc / List Results / Reaction Solu
Lab All items *Ok
Результаты сохраняются в формате текстового документа для по-
следующего представления в курсовом проекте:
в меню PRRSOL Command открываем File / Save as
далее сохраняем документ в необходимой папке под указанным
именем и закрываем данный файл командой Close.
Рис. 4.1.14. Значения реакций и моментов в опорах.
Из результатов следует:
в точке 1 (левая опора) осевая реакция R
1x
=228Н и направлена
влево (знак «-» показывает направление реакции противоположное
направлению оси Х); радиальные реакции R
1у
=307,37 Н (направлена
Левая опора
Правая опора
40
вниз или против направления оси У) и R
1z
=1018,4 Н (направлена от
нас или против направления оси Z);
в точке 3 (правая плавающая опора) радиальные реакции
R
3у
=171,63 Н (направлена вниз или против направления оси У) и
R
3z
=32,398 Н (направлена на нас или по направлению оси Z).
20. Формирование данных для просмотра поперечных сил, крутя-
щих и изгибающих моментов (табл. П3)
Main Menu / General Postproc / Element Table / Define Table /
Add
Lab Fxi – название параметра осевой силы для узла i (задано в
соответствии с табл. П3, можно использовать другое имя)
Item By sequence num, SMISC, 1 (цифра, которая устанавливает-
ся после запятой, в данном случае цифра 1, - обозначает номер узла
по табл. П3) *Apply.
Затем продолжаем создавать данные для узла j:
Lab Fxj – название параметра осевой силы для узла j (задано в
соответствии с табл. П3, можно использовать другое имя)
Item By sequence num, SMISC, 14*Apply.
Рис. 4.1.15. Диалоговое меню для создания таблицы параметров.