Page 16 - 6803

Лабораторна робота 4

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ 2D І 3D НАПРУЖЕНОГО СТАНУ СТРИЖНЯ З
КОНЦЕНТРАТОРОМ НАПРУЖЕНЬ ПРИ ЙОГО РОЗТЯГУВАННІ
(4 години)

4.1. Мета: Освоїти методику скінченно-елементного аналізу напружено-деформованого
стану в окремій деталі – стрижні з концентратором напружень – і порівняти
результати двовимірного аналізу з даними відповідного 3D аналізу, отриманими в
попередній роботі.

4.2. Завдання і послідовність виконання роботи:

Заняття 1. Побудова двовимірної твердотілої моделі в системі Static Structural
(ANSYS)
Для забезпечення найвищої точності порівняння результатів СЕА моделей 2D
(створюваної в цій роботі) і 3D (створеної в попередній роботі) розміри сітки у відповідних
їхніх ділянках і навантаження мають бути ідентичними.

Особливості побудови 2D твердотілої моделі (модуль Geometry) прямокутної балки з
поперечним отвором, для дослідження її плоского напруженого стану в умовах чистого
поперечного згинання (розміри і навантаження такі ж, як і в роботі 3) порівняно з побудовою
3D твердотілої моделі зводяться до наступного:

 в параметрах модуля Geometry в блок-схемі (Project Schematic) з опції
проектування 3D переходять в опцію 2D. Такий перехід обов’язково виконувати на самому
початку створення проекту перед його першим зберіганням;
 після побудови плоского ескізу (його методика не змінюється, будується лише
один ескіз) тривимірний/твердотілий об’єкт формують у рамках закладки Modelling за
допомогою спеціальної команди Surfaces From Sketches (меню Concept) з вибором
відповідної товщини, однакової для всіх тіл моделі (Details of Surface, поле
Thickness=10 мм); одночасно в полі Operation цієї ж команди слід встановити опцію Add
Frozen - не допускає злиття тіл, що контактують. Зверніть увагу, що товщина моделі
фіксується лише в машинній пам’яті, тіла отримують назви поверхонь і в графічних
редакторах зображуються плоскими. Тільки після розв’язку задачі (в модулі Rezults)
набувають об’ємних форм.

Модель і проект зберегти в окремій папці (Л_4_Прізвище) власної папки студента.

Заняття 2. Створення сіткової і СЕ моделі, розв’язування задачі, аналіз
результатів і їх порівняння з результатами 3D аналізу.

Для розв’язування 2D задач потрібно передовсім вибрати її різновид спрощеного
обчислення НДС тривимірних тіл на основі аналізу їхніх двовимірних моделей, а саме:
плоский напружений стан, узагальнена плоска деформація чи плоский деформований стан.
Перший вибирають у випадках, коли товщина поперечного перерізу деталі менша за його
ширину (а<b і L>>b). Узагальнену плоску деформацію використовують у випадках, коли
розміри поперечного перерізу приблизно рівновеликі (a~b і L>>b). Плоский деформований
стан рекомендується коли товщина деталі значно перевищує інші її габарити (b>>L,a). Для
аналізу НДС стрижня можна використовувати як плоский напружений стан (бо а<b і L>>b),
так і узагальнену плоску деформацію (оскільки в поперечному перерізі стрижня, що