Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 10 - Сварка, Пружины и Массы
Упражнение 10a - Точечная сварка
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:Создавать соединения точечной сваркой
Настраивать и выполнять анализ на FEA модели с точечной сваркой
Отображать результаты анализа.
Используйте опцию Spot Welds для болтовых, заклёпочных и сварных соединений.
В этом упражнении Вы настроите и выполните анализ модели с точечной сваркой, используя опциюSpot Welds. Сборочная модель показана на рисунке 10-10. Сборка состоит из пластины и крышки пластины. Вы используете оболочечную идеализацию для анализа сборки. Вы определите пары оболочек на частях детали основания, затем Вы перейдёте в Pro/MECHANICA через меню Assembly. Pro/MECHANICA моделирует точечную сварку как балочные элементы, которые сварены с поверхностью в определенной области.
Рисунок 10-10
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием spot_1 in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA.
Все детали сборки должны иметь одну и ту же систему единиц.
1. Откройте spot_1.prt. Деталь выглядит как показано на рисунке 10-11.
Рисунок 10-11
2. Уберитесь, что система единиц установлена на mmNs.
3. Запустите Pro/MECHANICA. Модель spot_1 выглядит как показано на рисунке 10-12.
Рисунок 10-12
Задание 2: Определение типа модели.
1. Установите тип модели на 3D.
Задание 3: Определение оболочечных элементов.
1. Создайте срединную поверхность модели spot_1.
2. Выберите Compress > Shells only > ShowCompress чтобы убедиться, что сжатие оболочек сработало. Опция Show Both выделяет кромки средней поверхности, которая будет использоваться для создания оболочечных элементов, желтым цветом между двумя поверхностями модели. Кромки двух других поверхностей модели показаны зелёным цветом. Увеличьте масштаб отображения, чтобы видеть эти кромки.
Задание 4: Переместите плоскость сжатия на верхнюю поверхность.
Верхняя поверхность пластины находится на противоположной стороне базовой плоскости TOP.
1. Переместите плоскость сжатия на верхнюю поверхность модели spot_1.
2. Выберите Done > Done/Return для завершения создания оболочек.
3. Сохраните деталь.
4. Откройте spot_2.prt. Обратите внимание на базовые точки. Эти базовые точки будут использованы для определения элементов точечной сварки.
5. Запустите Pro/MECHANICA в интегрированном режиме. Модель spot_2 выглядит как показано на рисунке 10-13.
Рисунок 10-13
6. Определите оболочки и переместите плоскость сжатия на верхнюю поверхность модели spot_2.
7. Сохраните spot_2.prt.
Задание 5: Открытие spot_weld.asm в Pro/ENGINEER.
1. Откройте spot_weld.asm (все три файла должны находиться в рабочем каталоге). Уберитесь, что система единиц установлена на mmNs.
Задание 6: Запуск Pro/MECHANICA в интегрированном режиме.
1. Выберите Structure.
2. Выберите Idealizations > Shells > Midsurfaces > Compress >Shells only > ShowCompress чтобы убедиться, что плоскость сжатия такая же, как показано на рисунке 10-14.
Обратите внимание на зазор между двумя пластинами. Соединения между двумя пластинами будут предусмотрено точечной сваркой.
Рисунок 10-14
Задание 7: Создание соединений точечной сваркой.
В этом задании Вы соедините две пластины с помощью опции Spot Welds.
1. Выберите Idealizations > Spot Welds > Create.
2. Выберите верхнюю поверхность spot_2 в качестве первой поверхности, как показано на рисунке 10-15.
Рисунок 10-15
3. Выберите верхнюю поверхность spot_1 в качестве второй поверхности, как показано на рисунке 10-16.
Рисунок 10-16
4. Выберите базовые точки PNT0 - PNT4.
5. Введите [6] при запросе определить диаметр. Выберите Done Sel. Открывается диалоговое окно Materials.
6. Назначьте STEEL для материала сварки.
7. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Materials. Появляются иконки точечной сварки, как показано на рисунке 10-17.
Рисунок 10-17
8. Выберите Create для другой стороны.
9. Выберите верхние поверхности spot_2 в качестве первой поверхности.
10. Выберите верхнюю поверхность spot_1 в качестве второй поверхности.
11. Выберите базовые точки PNT5 - PNT9.
12. Введите [6] при запросе определить диаметр. Выберите Done Sel. Открывается диалоговое окно Materials.
13. Назначьте STEEL для материала сварки.
14. Нажмите кнопку , как показано на рисунке 10–18.
Рисунок 10-18
15. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 8: Применение нагрузок.
1. Приложите нагрузку [-200] в направлении Y оси WCS к поверхности, показанной на рисунке 10-19. Введите [surf] в качестве названия нагрузки.
Рисунок 10-19
Модель выглядит как показано на рисунке 10-20 (отображение ограничений отключено).
Рисунок 10-20
Задание 9: Применение ограничений.
1. Ограничьте (фиксировано перемещение и вращение) две верхние кромки spot_1, как показано на рисунке 10–20. Введите [edge] в качестве названия ограничения. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 10-21.
Рисунок 10-21
Задание 10: Применение материала.
1. Назначьте материал STEEL для деталей сборки.
Заключение
В предыдущих задачах Вы создавали объекты моделирования, требуемые для анализа модели. Теперь Вы установите тип анализа, метод сходимости и запустите анализ.
Задачи Анализа
Задание 11: Настройка анализа.
1. Настройте Quick Check анализ и введите [spot_weld] в качестве названия.
2. Проверьте обоснованность модели
Задание 12: Запуск анализа.
В этом задании Вы выполните анализы Quick Check и Multi-Pass Adaptive.
1. Выполните Quick Check анализ для проверки на наличие ошибок. Он завершается без ошибок.
2. Настройте Multi-Pass Adaptive анализ. Введите [9] в поле Polynomial Order и введите [10] в поле Percent Convergence секции Limits. Включите опцию Local Displacement, LocalStrain Energy and Global RMS Stress.
3. Запустите анализ. В диалоговом окне Summary dialog box for Design Study "spot_weld" появляется следующее сообщение:
• Анализ сходится на пятом проходе.
• Погрешность напряжения - 1.1 % максимального главного напряжения, как показано на рисунке 10-22. Эта величина [1.1 %] - критерий того, насколько сомнительный результат имеет Pro/MECHANICA. Вы должны принять не более чем 5-10 % максимальной величины напряжения.
Рисунок 10-22
Задачи по обработке результатов
Задание 13: Отображение результатов
В этой задаче, Вы создадите и отобразите диаграмму интерференционной полосы напряжения Мизеса и анимируете деформации для модели, чтобы проверить приложенные граничные условия.
1. Создайте диаграмму анимации деформации.
2. Запустите анимацию. Граничные условия ведут себя как ожидалось.
3. Создайте диаграмму интерференционной полосы напряжения Мизеса, как показано на рисунке 10-23.
Рисунок 10-23
4. Определите и исследуйте области высокого напряжения на модели, особенно места сварки и смежные с ними участки. Если область высокого напряжения расположена по сварке, должен быть выполнен более детальный анализ. Точечная сварка смоделирована в Pro/MECHANICA как балки. Это быстрый и эффективный способ узнать места концентрации напряжения. Чтобы получить соответствующие детали по напряжениям в сварных швах, моделируйте сварные швы как твёрдотельные объекты и анализируйте модель как 3D (твёрдотельный тип модели).
5. Сохраните модель и закройте окно.