Page 27 - 6803

Лабораторна робота 7

ДОСЛІДЖЕННЯ НДС ВУЗЛА З ГЕОМЕТРИЧНИМ І КОНТАКТНИМ
КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРУЖЕНЬ

(10 годин)

7.1. Мета:
Освоїти методику:
статичного конструкційного скінченно-елементного аналізу напружено-
деформованого стану вузла з концентратором напружень і контактним елементом;
способи розв’язування нелінійних контактних задач і оцінювання точності СЕА;
прикладання віддаленої сили;
створення локальних систем координат;
методику верифікації результатів СЕ аналізу контактних задач.
Дослідити НДС вузла - важеля 1-го роду, навантаженого поперечною силою.
Оцінити справедливість принципу суперпозиції для НДС конструкцій з
концентраторами напружень двох видів - геометричним і контактним.

7.2. Завдання і послідовність виконання роботи:

Заняття 1. Побудова три- або двовимірної твердотілої геометричної моделі важеля в
системі Static Structural (ANSYS)

Завдання. Побудувати три- або двовимірну СЕ модель вузла - важеля 1-го роду
(балки з циліндричним пальцем, розміщеним в отворі балки), навантаженого поперечною
силою - і дослідити НДС важеля.

Побудова тривимірної геометричної моделі важеля. Плоскі ескізи деталей важеля –
балки з поперечним циліндричним отвором і циліндричного пальця – виконують в одній
площині ХУ, але окремими ескізами. Це дасть змогу уникнути автоматичного злиття
окремих деталей в одну в разі їх контактування. З цією ж метою плоскі ескізи під час їх
перетворення у твердотілі моделі заморожують (Add Frozen).

Побудову виконують за методикою, описаною в попередніх роботах. Розміри балки
доцільно вибрати такими ж. Це спростить порівняння результатів аналізу – оцінювання
впливу контактних напружень на перерозподіл напружень у балці. Також слід передбачити
можливість використання способів економії ресурсу, машинного часу та підвищення
точності аналізу – врахувати площини симетрії і навантаження важеля, очікувані ділянки з
підвищеним градієнтом напружень і очікувану ділянку контакту.

Контактні задачі належать до класу нелінійних, оскільки залежність фактичної площі
контакту від його навантаження є нелінійною. Тому і величини деформації і напруження в
контакті і в цілому у вузлі з контактами теж є нелінійними від навантаження. Для
розв’язування нелінійних задач використовуються ітераційний метод - метод поступового
(покрокового) наближення до досягнення збіжності розв’язку. Його алгоритм полягає в
тому, що задаються початковою величиною контакту, виконують розв’язування системи
рівнянь, оцінюють збіжність розв’язку і, у разі недосягнення збіжності із заданою точністю,
коректують величину контакту і повторюють розв’язування. Кількість ітерацій (повторень
розв’язування), потрібний ресурс і машинний час залежать від розмірів ділянок, які
залучені для автоматичного пошуку контакту. Тому чим точніше попередньо задати
очікувану ділянку контакту, тим менше часу і ресурсів потрібно для розв’язування задачі.
Оскільки фактичний контакт «палець-балка» за наявності зазору між ними значно менший