•кнопка Apply позволяет выполнить текущую команду для уже выбранных объектов и продолжить ее выполнение снова;

•кнопка Cancel позволяет выйти из выполнения команды без совершения каких-либо действий;

•кнопка Help вызывает справку по данной команде.

В дальнейшем пользователь будет регулярно встречаться с панелями подобного типа при работе с МКЭ ANSYS.

Фактически структура данной книги позволяет классифицировать ее как «практикум по решению задач динамики и прочности при помощи МКЭ», поскольку каждая ее глава посвящена разбору конкретной задачи.

Большинство примеров конструкций, рассмотренных в данной книге, основаны на инженерной практике автора или применялись им своей учебной и педагогической практике при преподавании применения модулей ANSYS и смежных вопросов, освещенных в книге, в частности, на предприятиях авиационной и энергетической промышленности.

Предполагается, что читатель книги имеет навыки работы в системах AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop. В противном случае рекомендуется предварительно ознакомиться с какой-либо литературой по данному вопросу.

Автор выражает глубокую признательность своим коллегам Л.А. Магеррамо-вой, Д.А. Протопоповой, В.В. Голованову, В.В. Жестовскому, Д.И. Николаеву, Ю.А. Ножницкому, В.К. Куевде и другим за помощь при написании этой книги.

Особую благодарность автор выражает компании ЗАО ЕМТ Р за помощь в получении временных лицензионно чистых копий программ ANSYS и Autodesk Mechanical Desktop.

В дополнение к сотрудничеству с Московским Центром Сервисных услуг ANSYS компании ЕМТ автор является координатором группы преподавателей и экспертов этого Центра.

Все отзывы, замечания и предложения по структуре, составу и изложению материала в данной книге автор просит направлять по электронной почте ansys@emt.ra.

Расчет консольной балки встроенным методом конечных элементов AutoCAD Mechanical Power Pack

1

В настоящее время в комплект средств AutoCad Mechanical Power Pack входит встроенная программа метода конечных элементов (МКЭ). Эта программа позволяет выполнять расчеты двухмерных тел для случаев плоского напряженного и плоского деформированного состояний. Расчеты осесимметричных деталей в данной программе выполнять нельзя.

Наиболее простым расчетным объектом для первого примера, по мнению автора, является консольная балка. Изгиб консольной балки подробно описан в курсе «Сопротивление материалов». Следует только напомнить, что длина балки должна превосходить ее толщину как минимум в 10 раз. Следует также иметь в виду, что описываемая программа МКЭ использует только треугольные конечные элементы I порядка.

В качестве исходной модели для расчета при помощи команды rectangle строится замкнутая полилиния, состоящая из четырех отрезков. Далее из выпадающего меню выбирается последовательно Content -» Calculations -» FEA или из ко-мандной строки (amfea2d).

После этого на экране терминала появляется панель FEA 2D-Calculations. Данная панель содержит все доступные опции расчета детали (рис. 1.1).

В разделе Loads and Support содержатся опции приложения нагрузок и закреплений.

Слева показано общее количество уже приложенных закреплений и нагрузок: закреплений в точке, закреплений по линиям и усилий. Правее идут кнопки, соответствующие разным типам приложения как усилий, так и нагрузок: сосредоточенная сила, давление, жесткое закрепление одной точки, жесткое закрепление по линии, плавающее закрепление в точке (каток), плавающее закрепление по линии.

Рис. 1.1. Панель FEA 2D — Calculations

Ниже имеются кнопки, которые позволяют изменять положение закреплений, а также величину и направление усилий: Value — изменение значения усилия;

•Angle — изменение направления усилия или закрепления;

•Move — перенос точки приложения;

•Сору — копирование усилия или закрепления;

•Delete — уничтожение приложенного закрепления или усилия.

В разделе Material содержатся данные о материале, из которого изготовлена деталь:

•Е — модуль Юнга;

•Poisson — коэффициент Пуассона;

•Re — предел упругости материала;

•Table — переход к выбору типа материала из имеющегося набора.

В разделе Default приводятся данные о толщине материала и типе напряженного состояния: Thickn d = — толщина материала по оси Z. Ниже приведены две пиктограммы. Нажатие левой соответствует плоскому напряженному состоянию, нажатие правой — плоскому деформированному состоянию. В разделе Mesh содержатся команды построения сетки конечных элементов. В единственной числовой панели вводится длина ребра конечного элемента.

В разделе Refining содержатся команды модификации сетки в заданной пользователем подобласти рассчитываемой детали. При нажатии левой кнопки, содержащейся в данном разделе, происходит изменение сетки конечных элементов (здесь и далее — КЭ) в подобласти, определяемой по нескольким указываемым точкам, а при нажатии правой — подобласть определяется прямоугольником, задаваемым по двум точкам.

В разделе Results содержатся опции просмотра результатов. Левая кнопка позволяет осуществить просмотр результатов в графическом виде (как в виде заливки области, так и в виде линий с равными значениями напряжений), средняя — позволяет просмотреть результаты, выраженные в виде главных напряжений, правая — позволяет просмотреть деформированное состояние сетки КЭ.

Нажатие кнопки File... позволяет записать полученные результаты расчета в указанный пользователем файл. Нажатие кнопки at Point позволяет просмотреть результаты расчета в конкретном узле сетки КЭ. Нажатие кнопки Node Numbering позволяет нарисовать на экране нумерацию узлов сетки КЭ.

Наконец, панель FEA 2D — Calculations содержит еще пять кнопок, находящихся внизу:

•Delete Results — вызываетуничтожение полученных результатов;

•Delete Solutions — вызывает уничтожение всего решения целиком (в том числе матрицы жесткости и т.п.);

•Config... — определяет настройку цветов для графического представления результатов;

Close — влечет за собой закрытие панели FEA 2D — Calculations;

•Help — вызов справки.

Последовательность действий при расчете консольной балки сводится к перечисленной ниже.

1. При помощи команды rectangle строится замкнутая полилиния по точкам (0,0) и (100,10).