Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 10 - Сварка, Пружины и Массы
Техническое требование
В этой главе рассматривается::
Точечная сварка
Соединения
Пружины
Массы
Идеализации используются для упрощения модели и сокращения времени на выполнение анализа. Оболочечные идеализации рассматривались в главе 3. Три другие полезные идеализации - сварка, пружины и массы.
10.1 Точечная сварка
Сварка может быть создана в Pro/MECHANICA. Точечная сварка - сварка, которая происходят когда электрический ток пропускается через две детали, которые прижаты друг к другу. Она смоделирована как балочный элемент. Для успешной точечной сварки необходимы следующие условия:
• Поверхности, связанные сваркой должны быть почти параллельны друг к другу. Максимальная степень разделения между поверхностями в самой широкой точке - 15 градусов. Поверхности не могут соприкасаться в месте сварного шва.
• Связываемые поверхности должны иметь базовые точки, которые могут быть связаны в месте расположения сварного шва.
Pro/MECHANICA соединит две поверхности точечной сварки в базовой точке, которую Вы определили. Соответственно передаются смещения от одной детали к другой.
Как только сварка будет создана, единственная вещь, которую Вам нужно определить, - материал, использованный в сварке. Материал для сварки определяется в диалоговом окне Materials, который подробно рассматривался в главе 2. Для создания точечной сварки используйте следующие шаги:
1. Выберите Idealizations > Spot Weld из меню STRC MODEL.
2. Выберите Create.
3. Выберите первую поверхность, которую Вы хотите соединить.
4. Выберите вторую поверхность, которую Вы хотите соединить.
5. Выберите базовые точки, где будет расположена сварка.
6. Введите диаметр сварки.
7. Выберите для сварки материал в диалоговом окне Materials.
10.2 Соединения
Соединения используются для соединения деталей или узлов сборки со сваркой. В Pro/MECHANICA доступно два типа связей - конечная сварка и сварка по периметру. Сварочные соединения моделируются как оболочечные элементы. Как сварка по периметру, так и конечная сварка представлены иконой соединения, показанной на рисунке 10-1.
Рисунок 10-1
Конечная сварка
Конечная сварка используется для соединения пластин. Пластины могут быть изогнуты и приложены под прямым или острым углом. Конечная сварка соединяет кромки одной поверхности с другой поверхностью, как показано на рисунке 10-2.
Рисунок 10-2
Pro/MECHANICA автоматически создаёт сварку после того, как две поверхности будут выбраны. Когда конечная сварка создана, Pro/MECHANICA создает элементы оболочки, чтобы расширять сетку одной пластины для соединения с сеткой пластины основания. Используйте следующие шаги, чтобы создать конечную сварку:
1. Выберите Idealizations > Connections > End Welds.
2. Выберите New.
3. Выберите первую поверхность для сварки.
4. Выберите вторую поверхность для сварки.
Сварка по периметру
Сварка по периметру используется для соединения параллельных друг к другу пластин, как показано на рисунке 10-3.
Изогнутые пластины тоже могут использоваться для сварки по периметру.
Рисунок 10-3
Pro/MECHANICA автоматически создает новую поверхность для соединения выбранных периметров одной пластины с поверхностью другого. На этих поверхностях создаются оболочечные элементы. Используйте следующие шаги, чтобы создавать сварку по периметру:
1. Выберите Idealizations > Connections > Perim Welds.
2. Введите толщину для оболочечных элементов, которые представят сварку по периметру.
3. Выберите New.
4. Выберите дублирующую поверхность, от которой произойдёт расширение.
5. Выберите дублирующие кромки для определения расположения сварки.
6. Выберите поверхность основания, до которой произойдёт расширение.
10.3 Пружины
Пружины могут быть пружинами растяжения/сжатия или пружинами кручения, которые соединяют две точки или одну точку и фиксированную землю. Рисунок 10-4 показывает пример линейной пружины, соединяющей две точки, и фиксированную пружину заземления, поддерживающую массу. Сила тяжесть является единственной нагрузкой в этой модели.
Все пружины в Pro/MECHANICA являются линейно упругими.
Рисунок 10-4
В независимом режиме Pro/MECHANICA Вы можете создать два типа пружин: точка-точка и точка-земля.
В интегрированном режиме Pro/MECHANICA Вы можете создать три типа пружин: Simple, Advanced и To Ground. Пружины Simple и Advanced могут иметь любую ориентацию. Пружины To Ground всегда ориентированы параллельно WCS.
Помните, в идеализации могут использоваться имитационные конструктивные элементы или базовые точки. Имитационные конструктивные элементы не могут быть экспортированы в Pro/ENGINEER. Создавайте базовые точки в Pro/ENGINEER, если желаете видеть их позже.
Так как пружина находится под влиянием элемента, к которому она присоединена, на детали, которая держит пружину, должны использоваться балочные элементы. Балочные элементы были рассмотрены в главе 5. После определения балок Вы можете определить пружину. Используйте следующие шаги для определения пружины:
1. Выберите Spring из меню IDEALIZATIONS.
2. Выберите New из меню SPRINGS или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Spring Definition, как показано на рисунке 10-5.
Вы не можете создать простые пружины нулевой длины.
Рисунок 10-5
Опции диалогового окна Spring Definition описаны в таблице 10-1.
Таблица 10-1
|
Опция |
Описание |
|
Name |
Это поле содержит название пружины. Вы можете напечатать название или использовать предлагаемое по умолчанию.
|
|
References |
Эта опция позволяет Вам выбрать геометрические ссылки. Доступны следующие типы геометрических ссылок:
|
|
Type |
Эта опция позволяет выбрать тип пружины. Доступны следующие типы пружин:
|
|
ExtensionalStiffness |
Этот опция позволяет Вам определить пространственную жесткость (то есть, сопротивление растяжению пружины) материала пружины.
|
|
TorsionalStiffness |
Этот опция позволяет Вам определить крутильную жесткость (то есть, сопротивление пружины на скручивание) материала пружины.
|
После того, как Вы определите геометрические ссылки и тип, следует определить атрибуты пружины. Два атрибута пружины, которые Вы можете определить, - жёсткость и ориентация. Обе опции доступны в диалоговом окне Spring Definition.
Жёсткость
Жёсткость пружины определяется в диалоговом окне Spring Properties Definition, показанном на рисунке 10–6.
Пружины типа Simple не имеет направления; следовательно, их скалярные свойства жёсткости могут быть введены в поле секции Properties диалогового окна Spring Definition, показанного на рисунке 10-5.
Рисунок 10-6
Опции диалогового окна Spring Definition описаны в таблице 10-2.
Таблица 10-2
|
Поле |
Описание |
|
Set Name |
Введите в это поле название жёсткости пружины.
|
|
SetDescription |
Введите в это поле описание жёсткости пружины (не обязательно).
|
|
ExtensionalStiffness |
Введите в перечисленные здесь поля пространственную жесткость пружины. Введите жёсткость по главным осям в поля Kxx, Kyy и Kzz. Введите силу взаимодействия и смещение между различными основными осями в поля Kxy, Kxz и Kyz. Kzz и Kyz используются только для 3D моделей.
|
|
TorsionalStiffness |
Введите крутильную жёсткость в поля этой секции. Введите жесткость для вращения вокруг главных осей в поля Txx, Tyy и Tzz, введите связь момента и вращения между осями в поля Txy, Txz и Tyz. Крутильная жёсткость не требуется для модели плоского напряженного состояния.
|
Ориентации
Опция Define By используется для определения свойств ориентации пружинного элемента относительно WCS. Ориентация может использоваться только для пружин типа Advanced в 3D моделях по следующим причинам:
• Пружины To Ground всегда сопряжены с системой координат по умолчанию (WCS) или с определённой пользователем системой координат.
• Ось Z для всех 2D моделей всегда совмещена с Z осью WCS.
• Пружины типа Simple являются скалярными объектами (то есть, они не требуют ориентации).
По этим соображениям, ориентация необязательная для чего-либо, кроме трехмерных пружин типа Advanced. После выбора Advanced из раскрывающегося меню Type, появляется диалоговое окно Spring Definition, как показано на рисунке 10–7.
Опция Additional Rotation позволяет ввести угол, на который будут повёрнуты главные оси относительно локальной оси X пружины.
Рисунок 10-7
Атрибуты ориентации пружины могут быть определены в секции Y Direction диалогового окна Spring Definition. Опции раскрывающегося меню Defined By описаны в таблице 10-3.
Таблица 10-3
|
Опция |
Описание |
|
Point |
Эта опция позволяет ссылаться на точку на плоскости XY пружины.
|
|
Axis |
Эта опция позволяет ссылаться на ось, параллельную плоскости XY пружины.
|
|
Vector inWCS |
Эта опция позволяет ввести значения для X-, Y- и Z- осей, чтобы определить локальную ось Z- относительно WCS.
|
|
CoordinateSystem |
Эта опция позволяет снабдить ссылками свойства пружины к системе координат.
|
10.4 Массовые Элементы
Вы можете придать массу твёрдому телу, оболочке или балке.
Массовые элементы это идеализации, которые могут быть использованы для определения поведения объекта при перемещении и вращении. Вы можете использовать массовые элементы для определения региона концентрации массы в модели как, например, двигатель на экскаваторе. Также, пружина, которая не фиксирована на статическом объекте, обычно имеет массу от него. Pro/MECHANICA может быть использована для добавления массы к определенной пружине, вычисления инерции массы и эффекта, который при этом оказывается на пружину. Масса может быть Simple или Advanced. Усовершенствованным массам можно присвоить инерционные свойства, которые реагировали бы на перемещение и вращение модели (например, в случае центробежной нагрузки). Используйте следующие шаги для определения массы:
1. Выберите Idealizations > Masses > New или нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Masses, как показано на рисунке 10-8.
Выберите Advanced из раскрывающегося меню Type в качестве типа массы.
Рисунок 10-8
Вы можете определить момент инерции для массы типа Advanced в диалоговом окне Mass Property Definition, показанном на рисунке 10–9.
Рисунок 10-9