Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 10 - Сварка, Пружины и Массы
Упражнение 10b - Сварные соединения
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настраивать и выполнять анализ на FEA модели с непрерывным сварным швомСоздавать соединения сваркой
Отображать результаты
Для соединения параллельных пластин используйте опцию Perim Welds.
В этом упражнении Вы настроите и выполните анализ модели с непрерывным сварным швом, используя опцию Perim Welds. Модель сборки показана на рисунке 10-24. Она состоит из двух параллельных пластин. Вы будете использовать оболочечные идеализации для анализа сборки, определите оболочечные пары на основании и перейдите в Pro/MECHANICA из режима сборки.
Рисунок 10-24
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием plate_1 in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA.
Все детали сборки должны иметь одну и ту же систему единиц.
1. Откройте plate_1.prt. Деталь выглядит как показано на рисунке 10-25.
Рисунок 10-25
2. Убедитесь, что выбрана система единиц mmNs.
3. Запустите Pro/MECHANICA. Деталь plate_1 выглядит как показано на рисунке 10-26.
Рисунок 10-26
Задание 2: Определение типа модели.
1. Установите тип модели на 3D.
Задание 3: Определение оболочечных элементов.
1. Выберите Structure > Idealization > Shells > Midsurfaces > New.
Нижняя деталь пластины расположена на базовой плоскости TOP.
2. Используйте Query Sel для выбора верхней поверхности пластины, как показано на рисунке 10–27, выберите Done Sel и выберите нижнюю поверхность пластины, выберите Done Sel дважды.
Всегда выбирайте первой верхнюю поверхность и только затем внутреннюю противолежащую поверхность. Такая последовательность делает создание оболочки более лёгким.
Рисунок 10-27
3. 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 вид кромок, как показано на рисунке 10-28.
Рисунок 10-28
Чередуйте опции Show Original и ShowCompress, чтобы убедиться в правильном выполнении предыдущей процедуры. Опция ShowCompress выделит среднюю поверхность жёлтым цветом, как показано на рисунке 10-29.
Рисунок 10-29
Опция ShowOriginal выделит две поверхности модели, которые будут сжаты, зелёным цветом, как показано на рисунке 10-30.
Рисунок 10-30
Задание 4: Переместите плоскость сжатия на верхнюю поверхность.
Плоскость сжатия по умолчанию - средняя плоскость.
В этой задаче Вы переместите плоскость сжатия на верхнюю поверхность пластины.
1. Выберите Edit из меню MIDSURFACE.
Верхняя поверхность пластины расположена на базовой плоскости TOP.
2. Выберите Pair Place, выберите пластину поставьте галочку рядом с Red, что представляет верхнюю поверхность на пластине, и выберите Done Sel.
Срединная поверхность (жёлтого цвета) теперь расположена на верхней поверхности.
3. Выберите Midsurfaces > Compress > Shells Only >ShowCompress, чтобы убедиться, что плоскость сжатия переместилась на верхнюю поверхность. Чередуйте опции Show Original > ShowCompress и ShowBoth, чтобы убедиться в правильном выполнении предыдущей процедуры.
4. Выберите Done > Done/Return для завершения создания оболочек.
5. Сохраните деталь, вернитесь в Pro/ENGINEER и откройте plate_2.prt.
6. Запустите Pro/MECHANICA в интегрированном режиме.
Нижняя поверхность пластины в данном случае расположена на базовой плоскости TOP.
7. Определите оболочки и переместите сжатую плоскость на верхнюю поверхность plate_2, как описано выше.
8. Сохраните plate_2.prt и вернитесь в Pro/ENGINEER.
Задание 5: Открытие weld_1.asm в Pro/ENGINEER.
1. Откройте weld_1.asm (все три файла должны находиться в рабочей директории). Сборка выглядит как показано на рисунке 10-31.
Рисунок 10-31
Задание 6: Запуск Pro/MECHANICA в интегрированном режиме.
Если количество тел не то, что Вы ожидали, вернитесь в Pro/ENGINEER и исправьте любые проблемы спаривания.
1. Выберите Structure.
2. Выберите Idealizations > Shells > Midsurfaces > Compress >Shells only > ShowCompress, чтобы убедиться, что плоскость сжатия появляется такая же, как показано на рисунке 10-32.
Рисунок 10-32
Задание 7: Создание сварных соединений.
Для перпендикулярных пластин используйте опцию End Welds.
В этом задании Вы соедините две пластины с помощью опции Perim Welds.
1. Выберите Idealizations > Connections > Perim Welds > Current Props > Thickness. Введите [6.35], чтобы использовать для сварки ту же толщину, какую имеет пластина. Выберите Done > Create.
2. Выберите верхние поверхности plate_2 в качестве поверхности дублёра, от которой произойдёт расширение, как показано на рисунке 10-33.
Рисунок 10-33
3. Выберите кромки plate_2 в качестве кромок дублёра для определения расположения сварного шва, как показано на рисунке 10-34.
Рисунок 10-34
4. Выберите Done Sel.
5. Выберите верхнюю поверхность plate_1 в качестве поверхности основания, до которой произойдёт расширение, как показано на рисунке 10-35.
Нижняя поверхность plate_1 расположена на базовой плоскости TOP.
Рисунок 10-35
На модели появляется иконка сварки, как показано на рисунке 10–36.
Рисунок 10-36
Задание 8: Применение нагрузок.
1. Приложите нагрузку [-7500] в направлении Х оси WCS, как показано на рисунке 10-37.
Эти кромки расположены на верхней поверхности plate_2.
Рисунок 10-37
Модель теперь выглядит как показано на рисунке 10-38.
Рисунок 10-38
Задание 9: Применение ограничений.
1. Ограничьте (перемещение и вращение фиксировано) кромки plate_1, как показано на рисунке 10-38. Модель выглядит как показано на рисунке 10-39.
Рисунок 10-39
Задание 10: Применение материала.
1. Назначьте STEEL для деталей сборки.
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 11: Настройка анализа.
В этой задаче Вы определите тип анализа и метод сходимости. Сначала модель анализируется с использованием опции сходимости Quick Check для проверки на наличие ошибок.
1. Настройте Quick Check анализ.
2. Введите [weld_1] в качестве названия анализа.
3. Проверьте обоснованность модели.
Задание 12: 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 "weld_1" появляется следующее сообщение:
• Анализ сходится на пятом проходе.
• Ошибка напряжения - 7.6% от Max Flux, как показано на рисунке 10-40. Эта величина (7.6%) - указывает то, насколько сомнительный результат выдаёт Pro/MECHANICA. Примите не более чем 5-10% максимальной величины напряжения.
Рисунок 10-40
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 и запустите анимацию. Приложенные граничные условия ведутся себя как ожидалось.
2. Создайте диаграмму интерференционной полосы напряжения Мизеса, как показано на рисунке 10-41.
Рисунок 10-41
3. Определите и исследуйте области высокого напряжения на модели, особенно места сварки и смежные с ними участки. Область высокого напряжения, расположенная на сварке, напоминает, что требуется более подробный анализ. Непрерывный сворной шов моделируется в Pro/MECHANICA как оболочки. Это быстрый и эффективный способ определить концентрацию напряжения и их расположения. Чтобы получить соответствующие детали напряжений в сварных швах, моделируйте сварные швы как твёрдотельные объекты и анализируйте модель как 3D (твёрдотельный тип модели).
4. Сохраните модель и закройте окно.