Розробка автоматичної роторної лінії складання деталей гідрозамка однобічного (стр. 9 из 17)
У цій панелі необхідно зробити наступне:
- у лівому списку вибрати Solid (тверде тіло), у правом вибрати Brick 20node 95;
- натиснути кнопку OK, при цьому даний тип елемента буде обрана і панель закриється.
Material Props – властивості матеріалів можна задавати або вибирати з бібліотеки стандартних матеріалів Material Library.
Визначення застосовуваного матеріалу може провадитися двома способами:
З екранного меню командами Preprocessor → Material Prop → Isotropic, в екранному вікні з'являється панель Isotropic Material Properties, у якій провадиться вказівка характеристик матеріалу. У цій панелі досить указати тільки модуль Юнга Young’s modulus EX (рівний 2*1011 Па), коефіцієнт Пуассона Poisson’s ratio NUXY (рівний 0,4) і щільність матеріалу деталі Density DENS.
Можна імпортувати готовий матеріал наступними командами Preprocessor → Material Props → Material Library → Import Library, на екрані з'являється панель Import Material Library File, і в ній вибираємо матеріал c необхідними властивостями.
Отже, для рішення нашої задачі задамо:
модуль пружності EX для кільця 2,2е11;
для пуансона і матриці 2е11;
коефіцієнт Пуансона NUXY для кільця 0,4;
для пуансона і матриці 0,3.
Вибір системи одиниць, у якій будуть провадитися розрахунки можна виконати за допомогою послідовності команд Preprocessor → Material Props → Material Library → Select Units, після виконання якої з'явиться панель Select Filtering Units for Material Library, де треба включити перемикач SI (MKS), тобто вибрати міжнародну систему одиниць СІ.
Для подальшого розрахунку обов'язкове створення одного обсягу із сукупності імпортованих поверхонь і ліній, що здійснюється в такий спосіб: Preprocessor → Create → Volumes Arbitrary → By Areas, виникає панель Create Volume by Areas, на якій необхідно натиснути кнопку Pick All. У результаті обсяг буде створений.
Звичайно при створенні моделей засобами CAD усі розміри беруться в міліметрах. Система СІ використовує розміри в метрах, тому вже наявний обсяг треба масштабувати. Дана операція викликається з екранного меню в такий спосіб: Preprocessor → Operate → Scale → Volumes. Після цього на екрані з'являється панель Scale Volumes. У цій панелі в полях RX, RY, RZ Scale factors – in the active coordinate system потрібно вказати коефіцієнти масштабування по осях X, Y і Z (по всіх осях указуємо 0,001). У списку IMOVE Existing volumes will be потрібно вказати Moved (Перенесений).
Після виконання усіх вищенаведених операцій можна створювати сітку кінцевих елементів. Оскільки обсяг має досить складну форму, на ньому краще створювати нерегулярну сітку кінцевих елементів. Такий спосіб створення сіток викликається командами з екранного меню Preprocessor → Meshing → Volumes → Free → Mesh. Далі йде виділення обсягу, натискання кнопки OK і на екрані через якийсь час виникає вид сітки кінцевих елементів.
Вхід у меню рішення задачі здійснюється з екранного меню натисканням на кнопку Solution.
У ньому можна вибрати новий тип аналізу. За замовчуванням мається на увазі стаціонарний аналіз Static – розрахунок статичного напружено – деформованого стану, застосовуваний для міцністних розрахунків. Modal – аналіз власних частот і форм коливань конструкції. Harmonic – гармонійний аналіз, розрахунок змушених коливань. Transient – нестаціонарний аналіз, розрахунок перехідних процесів. Spectrum – спектральний аналіз. Buckling – аналіз стійкості в лінійній постановці. Substrukturing – аналіз підконструкцій (суперелементів).
Додаток закріплень по вказаним користувачем поверхням геометричної моделі здійснюється з екранного меню командами Solution > Loads > Apply > Displacement > On Areas. У, що з'явилася на екрані, панелі Apply U, Rot on Areas потрібно вказати курсором необхідні поверхні і натиснути кнопку ОК. У даній роботі закріплення – накладення реакцій зв'язку у всіх напрямках – провадиться по зовнішній поверхні блоку. Таким чином, деталь позбавляється всіх можливих ступенів волі.
Потім зробити запуск рішення на виконання розрахунку за допомогою команди екранного меню Solution → Solve → Current LS. Ніяких параметрів і опцій ця команда не має. Після появи повідомлення Solution is done! можна вийти з процедури рішення і перейти до перегляду результатів у постпроцесорі (Postprocessor).
Указівка величини переміщення кільця в матриці здійснюється з екранного меню командами Solution → Loads → Apply → Displacement → On Lines. У панелі, що з'явилася на екрані, потрібно вказати курсором необхідну поверхню і натиснути кнопку ОК. Після чого в наступній командній панелі варто вказати напрямок і величину переміщення.
Потім варто натиснути кнопку ОК. Далі зробити запуск рішення на виконання розрахунку напружено-деформованого стану за допомогою команди екранного меню Solution → Solve → Current LS, попередньо виконавши наступні дії: Solution → Analysis Type → New Analysis → Static. Після появи повідомлення Solution is done! можна вийти з процедури рішення і перейти до перегляду результатів у постпроцесорі (Postprocessor).
У препроцесорі можна візуалізіровати і переглянути в спеціальних текстових і графічних вікнах: переміщення, деформації і напруги в елементах конструкції, реакції опор і інші результати.
Найбільше просто здійснюється перегляд розрахованого навантаження, що прикладається до штовхальника. Дана опція доступна з екранного меню General Postprocessor → Plot Results → Deformed Shape..., а також з выпадаючого меню Plot → Results → Deformed Shape...
Перегляд реакцій опор в окремому вікні можна зробити як з екранного меню General Postprocessor → List Results → Reaction Solution..., так і з выпадаючого меню List → Results → Reaction Solution. Після цього на екрані виникає панель List Reaction Solution, у ній можна вказати осі, для яких приводяться реакції опор і моменти реакції в опорах (якщо є). Далі на екрані виникає спеціальна текстова панель, у якій приведені значення реакцій.
Перегляд напружено-деформованого стану виробляється з выпадаючого меню командами Plot → Results → Contour Plot → Nodal Solution або з екранного меню General Postprocessor → Plot Results → Nodal Solution.
Представимо програму рішення задачі мовою APDL. Результати рішення виведемо у виді графіків залежностей виникаючої напруги від положення стопорного кільця в конічній матриці, а також на моделях матриці і кільця вкажемо їхній напружений стан, величини деформацій.
Програма визначення в середовищі "ansys" напружено-деформованого стану кільця і матриці при складанні
/TITLE,KOLCO ! Ім'я роботи – "кільце"
/FILENAME, KOLCO ! Ім'я файлу – "кільце"
/PREP7
ET,2,SOLID95 ! Вибір типу елемента
ET,3,SHELL93
ET,4,PLANE42
R,1,0.001,,,,,,
UIMP,1,ex,,,2e11 ! Модуль пружності матеріалу матриці
UIMP,1,NUXY,,,0.3 ! Коефіцієнт Пуассона матеріалу матриці
UIMP,3,ex,,,2.2e11 ! Модуль пружності матеріалу кільця
UIMP,3,NUXY,,,0.4 ! Коефіцієнт Пуассона матеріалу кільця
UIMP,2,ex,,,2.1e11 ! Модуль пружності матеріалу цанги
UIMP,2,NUXY,,,0.3 ! Коефіцієнт Пуассона матеріалу цанги
UIMP,5,ex,,,2e20 ! Модуль пружності матеріалу матриці
UIMP,5,NUXY,,,0.3 ! Коефіцієнт Пуассона матеріалу матриці
MP,MU,4,0.4
Створення крапок половини контуру поздовжнього перетину
Крапки матриці
K,1,0.016,0.042,0,
K,2,0.035,0.042,0
K,3,0.035,0.010,0,
K,4,0.025,0.010,0,
K,5,0.025,0.002,0,
K,6,0.0125,0.002,0,
K,7,0.0125,0,0,
K,8,0.0105,0,0,
K,9,0.025,0.003,0,
k,10,0.045,0.003,0,
k,11,0.045,0.042,0,
k,12,0,0,0,
k,13,0,0.050,0,
Крапки штовхальника
k,14,0.014,0.027,0
k,15,0.0195,0.070,0
k,16,0.0195,0.080,0
k,17,0.0115,0.080,0
k,18,0.0115,0.027,0
k,19,0.0115,0.076,0
k,20,0.0195,0.076,0
Створення ліній половини контуру поздовжнього перетину
LSTR,1,2
LSTR,2,3
LSTR,3,4
LSTR,4,9
LSTR,9,5
LSTR,5,6
LSTR,6,7
LSTR,7,8
LSTR,1,8
LSTR,9,10
LSTR,10,11
LSTR,2,11
LSTR,14,15
LSTR,15,20
LSTR,19,20
LSTR,18,19
LSTR,14,18
LSTR,19,17
LSTR,16,17
LSTR,16,20
Створення поверхонь половини контуру поздовжнього перетину
AL,1,2,3,4,5,6,7,8,9
AL,2,3,4,10,11,12
AL,13,14,15,16,17
AL,15,18,19,20
CYL4,0.0129,0.026,0.001 ! Створення перетину стопорного кільця
Створення обсягів
VROTAT,1,,,,,,13,,270,,
VROTAT,2,,,,,,13,,270,,
VROTAT,5,,,,,,13,,360,,
VROTAT,4,,,,,,13,,360,,
VROTAT,3,,,,,,13,,30,,
VROTAT,100,,,,,,13,,15,,
VROTAT,106,,,,,,13,,30,,
VROTAT,112,,,,,,13,,15,,
VROTAT,118,,,,,,13,,30,,
VROTAT,124,,,,,,13,,15,,
VROTAT,130 ,,,,,,13,,30,,
VROTAT,136,,,,,,13,,15,,
VROTAT,142,,,,,,13,,30,,
VROTAT,148,,,,,,13,,15,,
VROTAT,154,,,,,,13,,30,,
VROTAT,160,,,,,,13,,15,,
VROTAT,166,,,,,,13,,30,,
VROTAT,172,,,,,,13,,15,,
VROTAT,178,,,,,,13,,30,,
VROTAT,184,,,,,,13,,15,,
VDELE,16,30,2,1 ! Видалення проміжних обсягів цанги
Розбивка елементів моделі
MSHAPE,1,3D ! Чотирикутні елементи, об'ємна задача
MSHKEY,0 ! Вільна розбивка
MAT,1
VMESH,1,31,1 ! Розбивка елементів
Рішення задачі
/SOLU ! Запуск рішення
DA,11,ALL, ! Закріплення нерухомих поверхонь матриці
DA,21,ALL,
DA,31,ALL,
DA,41,ALL,
Додаток навантаження в 5-ти положеннях кільця в матриці
SFA,12,,PRES,0 ! Додаток навантаження в початковому положенні 1
SFA,24,,PRES,0
SFA,36,,PRES,0
SFA,48,,PRES,0
SFA,12,,PRES,1.022e6 ! Додаток навантаження в положенні 2
SFA,24,,PRES,1.022e6
SFA,36,,PRES,1.022e6
SFA,48,,PRES,1.022e6
SFA,12,,PRES,2.044e6 ! Додаток навантаження в положенні 3
SFA,24,,PRES,2.044e6
SFA,36,,PRES,2.044e6
SFA,48,,PRES,2.044e6
SFA,12,,PRES,3.065e6 ! Додаток навантаження в положенні 4
SFA,24,,PRES,3.065e6
SFA,36,,PRES,3.065e6
SFA,48,,PRES,3.065e6
SFA,12,,PRES,4.087e6 ! Додаток навантаження в кінцевому положенні 5
SFA,24,,PRES,4.087e6
SFA,36,,PRES,4.087e6
SFA,48,,PRES,4.087e6
SOLVE ! Рішення задачі
При рішенні задачі в середовищі "ANSYS" була побудована модель досліджуваного вузла, і зроблена його розбивка (рис. 3.5). Закріпивши модель і приклавши до неї навантаження, визначили її напружений стан (рис. 3.6, рис.3.7).
Рисунок 3.5 – Розбита на кінцеві елементи модель
При рішенні задачі виявилося, що на конічній поверхні матриці в місцях контакту стінок з кільцем виникають напруги, що зростають від 0,8 МПа до 3,15 МПа в міру опускання кільця, а, виходить, у міру збільшення навантаження. У процесі складання в момент дії найбільшого навантаження уздовж контактуючої поверхні і більше всього в нижньому положенні кільця в матриці виникають пластичні деформації матриці – розтягання металу, що досягає
м (рис. 3.6). 