Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 10 - Сварка, Пружины и Массы
Упражнение 10c - Анализы пружин и масс
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настраивать и выполнять анализ FEA модели используя массовые и пружинные идеализацииСоздавать балочные элементы
Создавать пружинные элементы
Создавать элементы массы
Отображать результаты
В этом упражнении Вы используете пружинную и массовую идеализации, чтобы настроить и выполнить анализ модели, показанной на рисунке 10-42. Модель составлена из двух консольных балок. Свободные концы балок соединены линейной пружиной, другой пружиной удерживается масса. Единственной нагрузкой в системе является сила тяжести.
Рисунок 10-42
FEA модель показана на рисунке 10–43. Она состоит из двух балочных элементов, двух пружинных элементов и массового элемента.
Рисунок 10-43
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием spring_mass in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA.
1. Откройте файл spring_mass.prt. Деталь показана на рисунке 10-44.
Рисунок 10-44
2. Уберитесь, что система единиц установлена на mmNs.
3. Запустите Pro/MECHANICA.
Задание 2: Создание балочных элементов.
В этой задаче Вы создадите два балочных элемента.
1.
Нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Beam Definition.
2. Напечатайте [beam] в поле Name.
3. Выберите базовые кривые.
4. Назначьте материал AL2014 для балок.
5. Примите опцию по умолчанию, Beam, в поле Type.
6. Выберите Vector in WCS из раскрывающегося меню Defined By.
Введите [solid_section] в качестве названия сечения и введите [6.35] в качестве радиуса.
7. Назначьте Solid Circle сечением балки. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 10-45.
Рисунок 10-45
Задание 3: Создание пружинных элементов.
В этой задаче Вы создадите два пружинных элемента, один между PNT2 и PNT3, другой между PNT3 и PNT4.
1. Выберите Idealizations > Springs > New или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Spring Definition, как показано на рисунке 10-46.
Рисунок 10-46
2. Напечатайте [spring2-3] в поле Name.
3. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню References.
4. Нажмите кнопку 
и выберите PNT2 и PNT3.
5. Выберите Advanced из раскрывающегося меню Type. Открывается диалоговое окно Spring Definition, как показано на рисунке 10-47.
Рисунок 10-47
6. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Spring Properties Finder, как показано на рисунке 10-48.
Рисунок 10-48
7. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Spring Properties Definition, как показано на рисунке 10-49.
Обратите внимание на закладку Damping в диалоговом окне Spring Properties Definition.
Рисунок 10-49
8. Напечатайте [spring1] в поле Name.
9. Напечатайте описание в поле Set Description (не обязательно).
10. Введите [2000] в поле Kxx секции Extension Stiffness диалогового окна.
11. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Spring Properties Finder.
12. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Spring Properties Finder. Открывается диалоговое окно Spring Definition.
Ориентация пружины аналогична ориентации балки. Локальная ось X пружины - направление иконки.
13. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Defined By.
14. Одобрите значение по умолчанию в поле X.
15. Введите [0] в поле Y.
Локальная ось Z пружины параллельна Z- оси WCS.
16. Введите [1] в поле Z.
17. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Spring Definition. Между PNT2 и PNT3 появляется иконка пружины, как показано на рисунке 10-50.
Рисунок 10-50
18.
Нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Spring Definition.
19. Напечатайте [spring3-4] в поле Name.
20. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню References.
21. Нажмите кнопку 
и выберите PNT3 и PNT4.
22. Выберите Advanced из раскрывающегося меню Type.
23. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Spring Properties Finder.
24. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Spring Properties Definition.
25. Напечатайте [spring2] в поле Name.
26. Напечатайте описание в поле Set Description (не обязательно).
27. Введите [1000] в поле Kxx секции Extension Stiffness диалогового окна.
28. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Spring Properties Finder.
29. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Spring Properties Finder. Открывается диалоговое окно Spring Definition.
Ориентация пружины аналогична ориентации балки. Локальная ось X пружины - направление иконки.
30. Примите значение по умолчанию в раскрывающемся меню Defined By.
31. Одобрите значение по умолчанию в поле X.
32. Введите [0] в поле Y.
Локальная ось Z пружины параллельна Z- оси WCS.
33. Введите [1] в поле Z.
34. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Spring Definition. Между PNT3 и PNT4 появляется иконка пружины, как показано на рисунке 10-51.
Рисунок 10-51
Задание 4: Создание массового элемента.
В этой задаче Вы создадите на PNT4 элемент массы.
1. Выберите Idealizations > Masses > New или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Mass Definition, как показано на рисунке 10-52.
Рисунок 10-52
2. Напечатайте [mass-1] в поле Name.
3. Нажмите кнопку 
и выберите PNT4.
4. Выберите Advanced из раскрывающегося меню Type. Открывается диалоговое окно Mass Definition, как показано на рисунке 10-53.
Рисунок 10-53
5. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Mass Properties Finder, как показано на рисунке 10-54.
Рисунок 10-54
6. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Mass Properties Definition, как показано на рисунке 10-55.
Вы можете определить моменты инерции массы в диалоговом окне Mass Properties Definition.
Рисунок 10-55
7. Напечатайте [mass] в поле Name.
8. Напечатайте описание в поле Set Description (не обязательно).
9. Введите [10] в поле Mass.
10. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Mass Properties Finder.
11. Нажмите кнопку . Появляется диалоговое окно
Mass Properties Finder.
12. Нажмите кнопку . Открывается диалоговое окно
Mass Definition.
13. Нажмите кнопку . На PNT4 появляется иконка массы, как показано на рисунке 10-5.
Рисунок 10-56
14. Выберите Done/Return.
Задание 5: Применение нагрузки от силы тяжести.
В этом задании Вы приложите нагрузку силы тяжести.
1.
Нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Gravity.
2. Напечатайте [gravity] в поле Name.
3. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию, LoadSet1 из Member of Set.
Сила тяжести связана с WCS.
4. Введите [-10] в поле Y секции Acceleration диалогового окна.
5. Нажмите кнопку 
для завершения определения нагрузки от силы тяжести. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 10-57.
Рисунок 10-57
6. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 6: Применение ограничений.
Балки являются консольными.
В этой задаче Вы ограничите PNT0 и PNT1 и ограничите PNT4, чтобы удовлетворить движение твердого тела.
1. Введите [const1] в качестве названия ограничения PNT0 и PNT1, фиксируйте для них все степени свободы.
2. Введите [const4] в качестве названия ограничения для PNT4 и фиксируйте его так, чтобы было возможно перемещение только в Y направлении. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 10-58.
Рисунок 10-58
3. Выберите Done/Return.
Задание 7: Определение критериев.
В этом задании Вы определите три пользовательских критерия. Три измерения смещения для PNT2, PNT3 и PNT4 (точка массы).
1. Выберите Measure. Открывается диалоговое окно Information, как показано на рисунке 10-59.
Рисунок 10-59
2. Прочитайте информацию и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure, как показано на рисунке 10-60.
Рисунок 10-60
3. Напечатайте [top] в поле Measure Name.
4. Выберите Displacement из раскрывающегося меню Quantity.
5. Выберите Y из раскрывающегося меню Component.
6. Выберите At Point из раскрывающегося меню Spatial Eval.
7. Нажмите кнопку 
и выберите PNT2.
8. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Measure Definition. Открывается диалоговое окно Measures, как показано на рисунке 10-61.
Рисунок 10-61
9. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Information, как показано на рисунке 10-62.
Рисунок 10-62
10. Прочитайте информацию и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure Definition.
11. Напечатайте [bottom] в поле Name.
12. Выберите Displacement из раскрывающегося меню Quantity.
13. Выберите Y из раскрывающегося меню Component.
14. Выберите At Point из раскрывающегося меню Spatial Eval.
15. Нажмите кнопку 
и выберите PNT3.
16. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Measure Definition. Открывается диалоговое окно Measures.
17. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Information, как показано на рисунке 10-63.
Рисунок 10-63
18. Прочитайте информацию и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure Definition.
19. Напечатайте [mass] в поле Name.
20. Выберите Displacement из раскрывающегося меню Quantity.
21. Выберите Y из раскрывающегося меню Component.
22. Выберите At Point из раскрывающегося меню Spatial Eval.
23. Нажмите кнопку 
и выберите PNT4.
24. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Measure Definition. Открывается диалоговое окно Measures.
25. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Measures.
Заключение
В предыдущих задачах Вы создавали объекты моделирования, требуемые для анализа модели. Затем Вы установите тип анализа, метод сходимости и запустите анализ.
Задачи Анализа
Задание 8: Настройка анализа.
1. Настройте Quick Check анализ.
2. Введите [spring_mass] в качестве названия анализа.
3. Проверьте обоснованность модели
Задание 9: Запуск анализа.
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. Выберите опцию Local Displacement, Local Strain Energy, and GlobalRMS Stress в секции Converge on.
3. Запустите анализ. В диалоговом окне Summary dialog box for Design Study "spring_mass" появляется следующая информация:
• Анализ сходится на втором проходе.
Критерии, которые Вы установили, показаны на рисунке 10–64.
Рисунок 10-64
Задачи по обработке результатов
Задание 10: Отображение результатов
В этой задаче Вы создадите и отобразите анимацию деформации для модели, чтобы проверить приложенные граничные условия.
1. Создайте диаграмму анимации деформации.
2. Запустите анимацию. Граничные условия ведут себя как ожидалось.
3. Сохраните модель и закройте окно.