Page 19 - 6803

Лабораторна робота 5

ДОСЛІДЖЕННЯ ОБ’ЄМНОГО НДС БАЛКИ З КОНЦЕНТРАТОРОМ НАПРУЖЕНЬ В
УМОВАХ ПОПЕРЕЧНОГО ЧИСТОГО ЗГИНАННЯ
(8 годин)

5.1. Мета:
Освоїти методику дослідження об’ємного напружено-деформованого стану (НДС)
при поперечному згинанні моментом, прикладеним до торців балки з отвором
(концентратором напружень) засобами ANSYS Workbench, зокрема:
 методику побудови в модулі Geometry плоского ескізу геометричної моделі (режим
Sketching) та перетворення його в тривимірну геометричну модель лінійним
видавлюванням (режим Modeling);
 методику побудови сіткової моделі з керованими розмірами сітки на різних ділянках
і напрямках моделі 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);
 способи економії ресурсів і машинного часу для виконання скінченно-елементного
(СЕ) аналізу;
 методику обчислення теоретичних коефіцієнтів концентрації напружень;
 методику верифікації результатів аналізу.

5.2. Завдання і послідовність виконання роботи:

Заняття 1. Побудова твердотілої моделі в системі Static Structural

Завдання. Побудувати геометричну модель (модуль Geometry) прямокутної балки
(розмірами в межах: ширина b=10 мм, висота h=20 мм (співвідношення висота/ширина
рівне 2), довжина L=80 мм з наскрізним поперечним отвором (посередині довжини і висоти
балки) діаметром d=10 мм для дослідження її НДС в умовах чистого поперечного згинання.
Балка навантажена на торцях згинальним моментом.
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 плоского ескізу. Плоский ескіз зазвичай створюють у площині ХУ.
Модель доцільно будувати так, щоб початок її системи координат збігався з віссю отвору і
лежав на перетині поздовжньої і поперечної площин симетрії балки.
Оскільки балка має 2 геометричні і силові площини симетрії (поперечну, в якій
лежить вісь отвору, і поздовжню, перпендикулярну 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 ¼ частини балки, обмежену її поздовжньою і поперечною
площинами геометричної і силової симетрії. Відмітимо, що балка має ще третю площину
геометричної симетрії (поздовжню, в якій лежить вісь отвору). Однак ця площина не
симетрична щодо навантаження і тому не може бути використана для утворення робочої
моделі балки.

Побудова твердотілої моделі. Для перетворення плоского ескізу в об’ємне тіло
(утворення робочої моделі балки) слід використавши об’єкти Freeze (раціональніше