Задача 3. Нелинейный анализ

3D модель

Вернуться на главную

Загрузить модель. Рамная конструкция

Постановка задачи.

Вычислить эквивалентные напряжения и перемещения рамной конструкции при действии изгибающей нагрузки.

Условия  задачи.

  • Нагрузка. Изгибающая сила в 3000 N, приложенная к трем плоским площадкам и двум кронштейнам в направлениях –Z и X.
  • Граничные условия. Цилиндрические стержни, расположенные по оси X закреплены во всех направлениях. Также закреплены две площадки основания, указанные на рисунке.
  • Элементы. Вся система – Bricks
  • Материал. Сталь ASTM-A36.

Для решения задачи выполните следующие действия:

  1. Если приложение Autodesk Simulation Mechanical не установлено на Вашем ПК, перейдите к разделу "Как скачать Autodesk Simulation Mechanical".
  2. Откройте приложение Autodesk Simulation Mechanical. Выполните команду "Пуск → Все программы → Autodesk → Autodesk Simulation Mechanical".
  3. Скачайте файл 3D модели. Загрузить модель. Рамная конструкция.
  4. Для того чтобы открыть 3D модель, выполните следующие действия:
  5. Откройте файл геометрии 3D-модели.

 

Действие

Комментарий

Нажмите на кнопку Open. На экране появится диалог выбора файлов.

Кнопка Open расположена на панели быстрого доступа главного окна приложения

 

Выберите тип файлов геометрии "STEP (*.stp, *.ste, *.step)" в диалоге выбора файлов

STEP (*.stp, *.ste, *.step)

 

Укажите путь к файлу 3D модели, загруженному ранее

Exercise 3.step

 

Нажмите на кнопку Open диалога

 

 

При появлении на экране окна выберите "Use STEP file units"

Нажмите ОК для продолжения

Use STEP file units

 

При появлении на экране окна "Choose Analysis Type" выберите значение "Nonlinear → MES with Nonlinear Material Models"

Нажмите ОК для продолжения

Nonlinear: MES with Nonlinear Material Models

 

Выберите в корневом разделе "Units"дерева проекта систему единиц Display Units <Metric mmks>

Units: mmKs

6. Создайте сетку конечных элементов

 

Действие

Комментарий

Выберите панель Mesh

 

 

Нажмите на кнопку 3D Mesh Settings для входа в меню настроек генератора сеток

 

 

Нажмите на кнопку Mesh model для генерации сетки конечных элементов

 

7. Задайте свойства элемента и материалов

 

Действие

Комментарий

 

Выделите 2 узла дерева проекта Parts → Part

Parts → Part 112

Для того чтобы выделить все узлы дерева проекта:

выделите первый узел Parts → Part, затем, удерживая клавишу Shift, выделите второй узел дерева проекта Parts → Part 112

 

Кликните правой кнопкой мыши на любой из выделенных узлов

 

 

На экране появится контекстное меню

Выберите команду Edit: Element Definition…

Edit: Element Definition…

 

На экране появится окно настройки свойств элемента

 

 

В раскрытом списке моделей материалов найдите группу  Plasticity, в нем подгруппу Plastic и выберите модель von Mises with Isotropic Hardening

Plasticity: Plastic: von Mises with Isotropic Hardening

 

Нажмите OK для назначения свойств элемента

 

 

Снова нажмите правой кнопкой мыши на один из узлов Part

 

 

На экране появится контекстное меню

Выберите команду Edit Material

Edit Material

 

На экране появится окно библиотеки материалов

 

 

Выберите материал Steel (ASTM-A36)

Материал находится в категории Steel material

Steel (ASTM-A36)

 

Нажмите OK для назначения материала элементу

 

8. Назначение нагрузок и граничных условий

 

Действие

Комментарий

Включите режим выбора поверхностей Surfaces

Selection: Select: Surfaces

 

Выберите одну из цилиндрических поверхностей, которую необходимо закрепить

 

Перейдите на панель Setup

Нажмите на кнопку General Constraint в разделе Constraints

Setup: Constraints: General Constraint

 

Нажмите на кнопку Fixed для того, чтобы закрепить эту поверхность во всех направлениях

Fixed

 

Нажмите OK для продолжения

 

 

Повторите эту операцию для остальных поверхностей, которые должны быть закреплены по условию

 

 

С помощью зажатой клавиши Ctrl выделите 3 поверхности, к которым прикладывается сила в направлении оси Z

 

Перейдите в меню Setup

Нажмите на кнопку Force в разделе Loads

Setup: Loads: Force

 

На экране появится окно для задания условий силы

Введите значение -3000 в поле Magnitude

Magnitude = -3000

 

Установите флаг оси Z

 

 

Нажмите кнопку Curve…

Curve…

 

Введите 1 во второй строке в поле Multiplier

1

 

Нажмите кнопку Add Row для добавления нового ряда

Add Row

 

Введите 1.15 в третьей строке в поле Time

1.15

 

Нажмите кнопку Add Row для добавления нового ряда

Add Row

 

Введите 2 в четвертой строке в поле Time

2

 

Проверьте, чтобы в третьей и четвертой строке в поле Multiplier стояло значение  0

0

 

Нажмите OK для выхода из настроек нагрузки

 

 

Нажмите OK для продолжения

 

Перейдите в меню Setup

Нажмите на кнопку Force в разделе Loads

Setup: Loads: Force

 

На экране появится окно для задания условий силы

Введите значение 3000 в поле Magnitude

Magnitude = 3000

 

Установите флаг оси X

 

 

Нажмите OK для продолжения

 

9. Запустите расчет.

 

Действие

Комментарий

Зайдите в меню Setup и в панели Model Setup выберите кнопку Parameters

Setup: Model Setup: Parameters

 

В поле Duration введите значение 2

2

 

В поле Number of Time Steps введите 20

20

 

Перейдите на панель Analysis

 

Нажмите на кнопку Run Simulation для запуска расчета

Analysis: Analysis: Run Simulation

 

Дождитесь окончания расчета

 


Примечание. Ввод этих данных означает, что общее количество шагов итеративного расчета составляет 20, время расчета – 2 секунды. Необходимо помнить, чтобы время расчета совпадало со временем действия силы, которое указывается в кривой нагружения.

10. Просмотр результатов расчета.

 

Действие

Комментарий

 

Перейдите на панель View

 

Нажмите на раскрывающуюся кнопку Orientation, выберите Isometric View (вид снизу)

Кнопка Orientation расположена в  группе Navigate

View: Orientation: Isometric View

Зайдите в панели "Results Inquire". Нажмите на кнопку Maximum в группе Probes

 

 

Зайдите в меню Results Contours. Нажмите на кнопку Displacement в группе Displacement для отображения распределения перемещений

Results Contours: Displacement: Displacement

 

Зайдите в меню Results Contours. Нажмите на кнопку von Mises в группе Stress для отображения распределения эквивалентных напряжений

Results Contours: Stress: von Mises

 

Примечание. В результате расчета должно быть заметно, что после снятия нагрузки в некоторых областях конструкции остались напряжения. Это происходит из-за пластического поведения материала, при котором рост деформаций сопровождается почти отсутствующим ростом напряжений. При снятии нагрузки остаются области, в которых остались пластические деформации.