37.Сборки.
38. Прикладные задачи
Разъемные соединения.
Резьбовые соединения, сильно искажаются, идеализируются, геометрия профиля, наличие зазоров, трение, контактные условия, Прочность собственно соединения и узла его содержания необходимо считать отдельно единственное влияние резьбы, которую следует учитывать – уменьшение податливости из-за проскальзывания витков.
- имитируется укорачиванием площадки сопротивления.
Прочность крепления лучше оценивать традиционными методами или специальным ПО.
Расчет шпоночных соединений более простой, но не однозначно. Нагрузка крутящего момента. 2 поверхности имеют зазор, ось – сопротивления при аппроксимации КЭ решение правдоподобное, при параболическом КЭ итерационный решатель дает низкую сходимость.
Метод с использованием прямого решателя требует много ресурсов. Зазор между шпонкой и валом компенсируется прокладкой. При полном контакте боковые поверхности имеют приемлемую картину напряженного состояния.
В реальности при небольших нагрузках возникают локальные пластические деформации. Не стоит пренебрегать Эмпирическими методами.
Сварные соединения.
Достоверная модель шва крайне сложна; особенности: локальные пластические деформации; статическая характеристика сечения, прочность и жесткость могут быть микродефекты.
Расчет ведется на 3-х уровнях:
Нижний ур. – Подробная модель соединения, результаты сравниваются с экспериментальными и нормативными данными объема КЭ.
Сравнительный ур. Подобия и управление (оболочек КЭ) моделей.
Реальный ур. Конструирование
Расчет в режиме детали. Результаты аналогичны визуализации сборки с осреднением.
Оптимизационный путь – сравнение экспериментальных параметров с осредненным числом (1 элемент в сечении, поэлементной визуализации)
Поверхностная аппроксимация сварной конструкции позволяет достичь результата при соответствующей подборке сетки. Оптимизационный поход- это сравнение простых расчетов с экспериментальными и перенесение полученных поправок на расчеты реальных конструкций.
Анизотропные конструкции
Ортогонально- и цилиндро-анизотропные задается в своих СК. Напряжения осе ортотропные не меняются в пределах одной детали.
Цилиндрическая СК; х-осевое; у-окружное; z-радиальное. Криволинейная анизотропия аппроксимированных параболических сегментов, это вносит погрешность.
При расчете оболочки х и у автоматически сохранится на поверхности, однако в таком случае поведение программы мало предсказуемо
Сосуды давления и трубопроводы,
В SS отдельный тип расчета.
Расчет как объёма, так и поверхности модель(тонко- и толстостенная <1/20, > 1/20)
Если отсутствует сдвиг, то такие конструкции можно аппроксимировать объёмными КЭ. Можно рассчитать анизатропные и гибридные оболочки.
Расчет дисков
Можно использовать свойство симметрии.
Граничные условия:
Заделка, посадка поверхностей, болтов
Заделка поверхности, примыкающей к ступице.
Покрышка имеет относительную жесткость.
Заполнение воздухом пространства между покрышкой и диском может снизить сходимость задачи.
Покрышка сложная не изотропная конструкция, её расчет сложен, следующий вопрос.
Покрышка с воздухом задается редкой сеткой.
Ферменная конструкция
В CW отсутствуют элементы стержней и балок.
Сплошные стержни – твердотельные КЭ
Пустотельные – оболочковые КЭ
Необходимо определить предел применимости и min затраты
Проблемы и рекомендации:
Безмоментную заделку аппроксимировать объёмным КЭ с полноразмерной модельно маршрутного узла – контакта в исходном состоянии при сотнях узлов- время расчета катастрофически растет. Ацилиндрический шарнир аппроксимированный вводом анизотропной втулки.
Жестко соединенный стержень – дополнительно любой тип КЭ
Оптимизационная сетка - редка, криволинейная поверхность – призматические объекты.
Просмотр КЭ сетка должна быть плотно смоделирована при растяжении и изгибе, при сдвиге и кручении в продольном направлении достаточно 3-х КЭС В поперечном направлении 2-х КЭ.
Для пустотелых стержне может оказаться эффективная оболочка на базе поверхностей – сетка без трудоемких модификаций , не всегда корректна.
Следить за сшитостью сетки, соединять все возможные поверхности, контролировать оболочек с общей кромкой
Конструкция из коротких сплошных стержней может быть рассчитана как твердое тело.
Пустотельные с моментными заделками –поверхностные модели. В остальных случаях использование не оптимально.
Проблема повышения резонансных частот
По результатам анализа собственных частот возможно 2 вывода:
Они не попадают в диапазон внешних возбудителей
Возможен резонанс (min собственные < верхние предельные внешние)
Наибольш ?????? резонанс на рабочей чистоте
На собственную частоту конструкции влияют:
Размеры их увеличивающие, уменьшающие собственную глобальную частоту, но может породить локальные формы с высокими частотами
Толщина листа в листовой конструкции. Частота повышает пропорционально толщине, уменьшение толщины может привести к локальному вспучиванию
Предельное увеличение толщины – массивная конструкция
Жесткость материала n≈√Е
Плотность материала n≈1/√ρ
Использование условий оптимально эффективно для определения чувствительности проекта к его факторам. Задача ЦФ –нижняя частота, оср- вес – невозможна
Оптимизация проектирования:
Проект профиля сопряжений
Ограничение сопротивления при переходе между сечениями
ПП- координата средне точки сплайна
-расчет с исходной силой
-ЦФ – min массы; база статический анализ
-Уменьшение напряжения; для дополнительных исходных точек, восстановить схему
-оптимизационный анализ заканчивается по достижении max числа итераций, т.к. заданное условие нарушается во всем диалоге
- картина напряжений стала более однородной
Увеличение критических напряжений потери устойчивости.
Максимальная нагрузка за счет варьирования геометрии – не реализуема
Минимальную массу ограничения величины нагружения – найти оптимальную форму для некоторой массы ввести коэффициент масштаба и найти профили для требуемой массы.
Анализ устройства
Зафиксированное основание и нормальная сила к верхней поверхности
Расчет устройства для исходной геометрии
Оптимизационный анализ ЦФ- вес, ограничения – напряжение потери устойчивости
Расчеты, результаты улучшений
Вычисление величины критической силы для цилиндрически эквивалентной массы.
Учитываем необходимое неразрушимое для статических нагрузок
Проект формы детали:
Статический анализ исходной формы
ПП- размеры сплайна; ЦФ-min массы, ограничения – max эквивалентной напряжения рассчитанного , включенного в интервал.
Эквивалентные напряжения вышли за дополнительный диапазон в пределах допуска
Визуальный контроль сходимости
Термоупругость.
Температура рассчитана. Т заданы раздельно для точек внешней и внутренней поверхности, что не допустимо в CW.
Использование объёмных КЭ не возможно, ограничение указанием средней арифметической Т, т.к. нет взаимодействия с окружающей средой.
На оси результатов теплового расчета можно выполнить стоит анализировать кинематические граничные условия - симметрия к заделке в опорах.
Эквивалентные напряжения от гравитационных напряжении и давлений теплоносителя сравниваются с температурными и оказываются малы.
Анализ перемещений.
Из-за большой ∆Т уровень системы напряжений может привести к потере устойчивости длинных трубок, для этого в версиях выше 2004 нужно указать, учет тепловых эффектов в анализе устойчивости.
Динамика механизма и импорт данных
Модель сборки; фиксируют вес неподвижной детали
Используют COSMOS Motion – сопротивление в сборке обладает функциональным, имеет свое дерево проекта
Используется 3-х мерный контакт – наибольший общий вариант описания взаимодействия, по значимости парам контакта.
Добавлять пружину жесткость которой обеспечивает силу меньше силы инерции, нагружаемые грани воспринимают её усилие
Прикладываемое вращение к концу вала с кулачком, настройка параметров ? нестр????? Грань приложения усилия.
Пазы несущие объекты для локальных нагрузок.
Расчет и визуализация диаграммы напряжений, крутящего момента
Анализ диаграммы. Выовл. Пульсаций, не связанных с кулачком.
Повышение точности расчета. Анализ диаграммы соответствует реальному.
Динамический анализ закончен
Статический анализ с использованием удаленного взаимодействия.
Результаты экспорта - В КЭ анализ (в COSMOS Motion )
Введение соответствующим граням нагрузок
Номер кадра от положения для расчета
Импорт данных нагрузок (в COSMOSWorks)
Выбор кадра для расчета, статический анализ создается автоматически при импорте с именем файла закрепленного отсутствием – общей реакции.
Вывод опции инерционной нагрузки для элементов сборки
Расчет вала в изолированном состоянии
Расчет вала в контексте сборки сроблени напряжение на конце вала приложенному к деталям
Расчет в режиме сборки учитывает более полно.