Page 10 - 6803

Лабораторна робота 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ОБ’ЄМНОГО НДС СТРИЖНЯ З КОНЦЕНТРАТОРОМ
НАПРУЖЕНЬ В УМОВАХ РОЗТЯГУВАННЯ
(6 годин)

3.1. Мета:
Освоїти методику дослідження об’ємного напружено-деформованого стану (НДС)
стрижня при його одновісному розтягуванні поздовжньою силою, прикладеною до торця
(протилежний торець закріплений) стрижня з отвором (концентратор напружень), засобами
ANSYS Workbench, зокрема:
 методику побудови в модулі Geometry двох однакових плоских ескізів двох
геометричних моделей стрижня (режим Sketching) та перетворення їх у тривимірні
геометричні моделі лінійним видавлюванням (режим Modeling);
 методику відсікання (усунення з подальшого аналізу) частини твердотілої моделі з
урахуванням площин геометричної і силової симетрії - методику одного з основних
способів економії ресурсів і машинного часу;
 методику побудови сіткової моделі та способи керування розмірами сітки в модулі
Model;
 методику накладання на модель навантаження і обмежень (модуль SetUp);
 методику налагодження скінченно-елементної моделі для її розв’язування і виводу
результатів (модулі SetUp і Solution);
 методику обчислення теоретичного коефіцієнта концентрації напружень;
 методику верифікації результатів аналізу.

3.2. Завдання і послідовність виконання роботи:
Заняття 1. Побудова двох твердоті лих моделей стрижня в системі Static
Structural

Завдання. Побудувати дві геометричні моделі (модуль Geometry) одного стрижня:
 повна модель 1 - повністю відповідає геометричним параметрам реального
стрижня;
 спрощена модель 2 - охоплює лише його 1/8 частину, яка відділена від решти
трьома площинами симетрії стрижня.
Зіставлення результатів аналізу НДС обох моделей у подальшому дасть змогу оцінити
можливість і доцільність використання спрощених моделей для СЕ аналізу реальних
конструкцій.
Стрижень має прямокутний поперечний переріз (ширина а=10 мм, висота в=20 мм),
довжину L=60 мм і наскрізний поперечний отвір посередині довжини і висоти
(концентратор напружень) діаметром d=10 мм.
Примітка: в системі Static Structural за замовчуванням пропонується конструкційна
сталь. У разі потреби матеріал моделі чи її частини змінюють у модулі EngineeringData
блок-схеми.

Побудова плоских ескізів моделей. Оскільки стрижень має 3 геометричні і силові
площини симетрії (поперечну, в якій лежить вісь отвору, і дві поздовжні, перпендикулярні
до осі отвору), то з метою економії потрібних ресурсів і комп’ютерного часу обчислень
(зменшення кількості скінченних елементів, вузлів скінчено-елементної моделі, числа
рівнянь) робоча геометрична модель має охоплювати лише 1/8 частину стрижня, обмежену
її поздовжніми і поперечною площинами симетрії. Однак, для того, щоб пересвідчитись в
ідентичності результатів СЕ аналізу НДС стрижня в роботі потрібно створити обидві
моделі.