Создание расчетной модели и расчет на прочность корпусной детали

10

Как и большинство геометрических моделей, рассматриваемых в данной книге, геометрическая модель корпусной детали, используемая в данной главе, может создаваться как средствами AutoCAD, так и средствами Autodesk Mechanical Desktop. Для проведения расчета используется твердотельная модель, которая передается в препроцессор МКЭ в формате ACIS.

Деталь в зависимости от функций агрегата, в который она входит, может нагружаться внутренним или внешним давлением, воздействиями подшипниковых опор (если таковые есть), которые в зависимости от детализации могут прикладываться как сосредоточенные усилия или как давление, равномерно или неравномерно распределенное по поверхности.

Для расчета зубчатого колеса могут быть применены конечные элементы и I, и II порядков.

Как и в предыдущих случаях, последовательность действий сводится к следующему:

1.Создание геометрической модели средствами AutoCAD или Autodesk Mechanical Desktop.

2.Передача построенной геометрической модели в препроцессор МКЭ ANSYS.

3.Определение типа элемента, характеристик элемента и материала.

4.Создание сетки конечных элементов.

5.Приложение нагрузок и закреплений.

6.Выполнение расчета.

7.Просмотр результатов.

8.Изменение сетки КЭ и повторный расчет (при необходимости).

Создание геометрической модели корпусной детали средствами AutoCAD

Геометрическая модель корпусной детали создается как объект типа solid. Эскиз корпусной детали показан на рис. 10.1.

В ходе построения геометрической модели требуется выполнить следующие действия:

1.Построение плоского профиля детали (левая часть эскиза).

2.Создание замкнутой полилинии — поперечного сечения детали.

3.Создание тела вращения.

4.Построение профиля поперечного сечения выступа на корпусной детали (показанного в правой части эскиза).

5.Создание твердотельного объекта выступа.

6.Размножение выступа массивом.

7.Объединение исходного осесимметричного тела и выступов в единое тело.

8.Создание профиля поперечного сечения полости выступа.

9.Создание твердотельного объекта полости выступа.

10.Размножение полости выступа массивом.

11.Вычитание из детали с выступами объектов — полостей.

12.Создание твердотельного объекта осесимметричной полости корпусной детали для удаления из модели частей выступов, выходящих во внутреннюю полость корпусной детали, и вычитание этой полости из исходной корпусной детали.

13.Создание необходимых галтелей.

На этом создание геометрической модели корпусной детали завершено.

Разумеется, порядок выполнения разных операций может несколько меняться, как и сами принципы построения отдельных составляющих детали. Поскольку размеры корпусной детали не приводятся, пользователь может сам назначить модели размеры, соответствующие корпусным деталям, встречающимся в практике отдельных машиностроительных КБ и иных организаций.

Плоский контур детали строится средствами AutoCAD и состоит из линий и дуг окружности. Галтели сравнительно малого радиуса в профиль не вносятся, фаски отсутствуют как в профиле, так и в твердотельной модели.

Положение профилей для дальнейшего формирования твердотельного объекта показано на рис. 10.2.

На рис. 10.2. цифрами обозначены:

/ — профиль основной части корпусной детали;

2— профиль полости корпус-

ной детали;

3— профиль выступа;

4— профиль полости выступа.

В данном случае рекомендуется в качестве оси симметрии корпусной детали выбрать мировуюРис- 10-2- Профили, применяемые для ось Y системы координатпостроения корпусной детали AutoCAD, как это обычно делается на чертежах. В дальнейшем, при желании пользователя, деталь можно развернуть в пространстве в нужное положение. Впрочем, поскольку корпуса, как правило, неподвижны при работе агрегатов, этого можно и не делать.

Создание плоской полилинии внутри замкнутого профиля производится командами выпадающего меню Design -» Boundary... или из командной строки (Boundary).

После этого на экране появляется панель Boundary Creation (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Панель Boundary Creation

В этой панели в списке Object type следует оставить тип создаваемого объекта Polyline (альтернативой является область — объект типа region). Далее следует нажать кнопку ОК.

После закрытия панели в командной строке появляется запрос на указание внутренней точки замкнутого профиля: Select internal point: (Укажите внутреннюю точку), и после указания этой требуемой точки (на рис. 10.2 зона, обозначенная Г) следуют сообщения об определении границ создаваемого объекта:

Selecting everything... Selecting everything visible... Analyzing the selected data... Analyzing internal islands...

Далее следует запрос на указание новой внутренней точки: Select internal point:. Если новая точка не указывается, а пользователь отказывается от дальнейшего выбора, появляется сообщение: BOUNDARY created 1 polyline (Командой BOUNDARY создана 1 полилиния) и созданный объект появляется на экране.

Пользователь может одновременно указать не одну, а все четыре области. В этом случае будут созданы четыре полилинии, необходимые для дальнейшей работы.

Создание тела вращения производится командами выпадающего меню Design —> Solids -» Revolve или из командной строки (revolve).

После этого в командной строке появляется сообщение: Current wire frame density: ISOLINES=4 (Текущее число меридиональных линий, определенное системной переменной ISOLINES = 4).

Далее следует запрос на указание объекта для последующего разворачивания в твердое тело: Select objects: (Укажите объект), после выбора нужного объекта — сообщение: / found (Один выбран), запрос на указание следующего объекта: Select objects: (теперь можно отказаться от дальнейшего выбора) и запрос на указание оси вращения: Specify start point for axis of revolution or define axis by [Object/X (axis)/Y (axis)]: (Укажите начальную точку для определения оси вращения или определите ось по [объекту/оси Х/оси Y]); поскольку в качестве оси вращения была выбрана именно ось Y, с клавиатуры достаточно указать опцию у и нажать