Расчет усилия для фланцевого соединения при действии внешнего опрокидывающего момента

Расчет усилия, возникающее в наиболее нагруженной шпильке для фланцевого соединения при действии внешнего опрокидывающего момента. Гайки соединены с тарелкой фланца и шпилькой с помощью жесткого контакта. При этом шпилька не прикреплена к тарелке фланца (предполагаем технологический зазор). На всех деталях строится независимая неконформная сетка.

Загрузка модели

1. Скачайте модель по ссылке: Скачать flange.stp. Если не удается скачать модель, щелкните правой кнопкой мыши по его названию и выберите Сохранить ссылку как.... Затем укажите папку, куда хотите его поместить.

Также файл можно найти в папке C:\Program Files\Fidesys\CAE-Fidesys-9.0\preprocessor\bin\help\fidesys_example_tutorials\TestsFromHelp\models.

2. Импортируйте модель. В верхней строке выберите (Меню — Файл — Импорт). Укажите путь до файла flange.stp. В появившемся окне нажмите Готово, оставив все параметры по умолчанию.

3. Срастите объемы. На панели команд выберите (Режим – Геометрия, Объект – Объем, Действие – Отпечатать/срастить).

Из выплывающего списка выберите: Срастить.

Задайте следующие параметры:

ID объема(ов): 12 10 16 13 1 14 11 15.

Нажмите Применить.

4. Срастите объемы. На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим – Геометрия, Объект – Объем, Действие – Отпечатать/срастить).

Из выплывающего списка выберите: Срастить.

Задайте следующие параметры:

ID объема(ов): 21 30 20 31 19 32 18 25 17 26 27 24 28 23 29 22.

Нажмите Применить.

Построение сетки

1. Создайте сетку для всей модели. На панели команд выберите модуль построения объемной сетки (Режим – Сетка, Объект – Объемная, Действие – Интервалы).

Из выплывающего списка выберите: Автоматический размер.

Выбор объемов: all;
Авторазмер: 5.

Нажмите Задать размер.

Нажмите Построить сетку.

Задание материала и свойств блоков

1. Задайте материал. На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим – Материал, Объект – Управление материалами).

В колонке "Материал" введите имя материала Material 1. Нажмите Применить.

В колонке Свойства материала выберите созданный материал, после чего перетащите к нему нужные свойства из левой колонки.

Перетащите свойства и укажите их значение:

Модуль Юнга: 210000;
Коэффициент Пуассона: 0.3;

Нажмите Применить.

Закройте окно Управление материалами.

2. Создайте блок для одного болта. На панели команд выберите модуль управления блоками (Режим – Блоки, Объект – Блок, Действие – Добавить сущность в блок).

Задайте следующие параметры:

Имя блока: Болт;
Список сущностей: Объём;
ID объекта(ов): 22 29.

Нажмите Применить.

3. Создайте блок для всей детали. На панели команд выберите модуль управления блоками (Режим – Блоки, Объект – Блок, Действие – Добавить сущность в блок).

Задайте следующие параметры:

Имя блока: Деталь;
Список сущностей: Объём;
ID объекта(ов): all except 22 29.

Нажмите Применить.

4. Задайте параметры для блоков.

На панели команд выберите модуль управления блоками (Режим – Блоки, Объект – Блок, Действие – Свойства/параметры блока).

Задайте следующие параметры:

ID блока(ов): 1 2;
Категория: Объемное тело;
Материал: Material 1;
Система координат: Глобальная декартова;
Порядок: 2.

Нажмите Применить.

Задание граничных условий

1. Закрепите торцы шпилек на дне тарелки фланца вдоль оси X.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Поверхность;
ID объекта(ов): 259 255 251 247 275 271 267 263;
Степени свободы: Х.

Нажмите Применить.

2. Сделайте дополнительное закрепление модели по всем перемещениям и вращениям.

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Вершина;
ID объекта(ов): 2 252;
Степени свободы: Закрепить все.

Нажмите Применить.

3. Задайте точечную силу для нагружения модели.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Точечная сила, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Вершина;
ID объекта(ов): 333;
Сила: 1e3;
Направление: 1 0 0.

Нажмите Применить.

4. Задайте точечную силу для нагружения модели.

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Вершина;
ID объекта(ов): 349;
Сила: 1e3;
Направление: -1 0 0.

Нажмите Применить.

5. Задайте условие контакта.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Контакт, Действие — Создать).

Из выплывающего списка выберите: Автовыбор.

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Глобально;
Тип: Связанный;
Точность: 0.0005;
Метод: Автовыбор.

Нажмите Применить.

6. Удалите лишние контакты между шпильками и тарелкой фланца

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Контакт, Действие — Удалить).

Задайте следующие параметры:

ID: 4 to 8.

Нажмите Применить.

7. Удалите лишние контакты между шпильками и тарелкой фланца.

Задайте следующие параметры:

ID: 34 to 48.

Нажмите Применить.

Запуск на расчет

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Общие).

Выберите:

Размерность: 3D;
Модель: Упругость.

Нажмите Применить.

2. Задайте дополнительные настройки.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Поля вывода).

Поставьте галочку:

Узловые силы и силы реакции;
Результаты в 3D виде (для балок и оболочек);
Промежуточные результаты статики или преднагружения.

Нажмите Применить.

Нажмите Начать расчет.

3. В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

4. В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: Calculation finished successfully at "date" "time".

Анализ результатов

1. Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами.

Нажмите Ctrl+E.
В главном меню выберите Расчёт → Открыть результаты.
На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть результаты).

Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

2. Проверьте суммарный внешний момент и суммарный момент реакции. На панели, располагающейся под деревом объектов, откройте вкладку Информация. Прокрутите ползунок с массивами данных до конца. Найдите и проверьте диапазон данных для суммарного внешнего момента и суммарного момента реакции.

3. Проверьте суммарную силу реакций реакции для отдельного болта. В верхней строке выберите (Меню — Фильтры — Алфавитный указатель — Порог).

В Свойствах выберите:

Входной массив: ID блока;
Минимум: 1;
Максимум: 1.

Нажмите Применить.

4. Отобразите силы реакции.

В окне FidesysViewer на верхней панели выберите данные результата расчета для отображения. Из первого выпадающего списка выберите Силы реакций, из второго – Х, из третьего – Поверхность с ребрами.

На полученной модели только с одной стороны должны отображаться изменения сил реакций.

На данной поверхности выберите все узлы вручную.

В верхней строке выберите (Меню — Фильтры — Алфавитный указатель — Извлечь выделенное).

Нажмите Применить.

В Информации о точке посмотрите Суммарные значения Сил реакций по Х.

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно контролировать с помощью консольного интерфейса. Ниже приведён код реализации шагов программного обеспечения, описанных выше. Необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

Скрипт для пошагового примера