Лабораторная работа №1. Geometry

Лабораторная работа №1

Работу выполнила студентка 3630103/70201 Шерстнева Мария.

Постановка задачи:

построить тонкостенную полую балку любого размера и материала, которая в сечении будет представлять n-угольник (n=3...6) и преобразовать его сначала в beam-элемент (в данном случае будет все сечение), а затем в shell- элемент. Выбрать любое ГУ. Добиться совпадения результатов при перемещении (Total Deformation).

Ход работы:

Geometry

Постоим сначала 2D модель полого 6-тиугольника рандомного размера из созданного нами материала Mat.

Рисунок 1. 6-тиугольник

Затем с помощью кнопки «Pull» переходим к 3D модели длинной 200 мм по оси z.

Рисунок 2. Создание 3d модели

Преобразуем двумерное тело в одномерное. Для этого делаем копию нашего Solid и с помощью команды «Extract» превращаем наше тело в «Beam».

Рисунок 3. Создание Beam

Следующее упрощение – это создание тонкостенных конструкций. Они создаются по средней линии тела. В той же вкладке Prepare можно увидеть кнопку «Midsurface» - создание середины поверхности. Получаем следующее:

Рисунок 4. Построение середины поверхности

Далее удалим ненужные Solid1 и Solid2, оставив только серединную поверхность и балку.

Model

Скроем поверхность Midsurface с помощью команды Suppress Body. Останется только линия.

Строим сетку:

Рисунок 5. Построение сетки

С помощью команды «Thick Shells and Beams style» видим узлы на балке.

Рисунок 6. Узлы на балке

Что важно по поводу этих тел – у них 6 степеней свободы – 3 трансляционные и 3 вращательные. У твердого тела только трансляционные (перемещение по осям координат). У упрощенных тел нужно задать еще поворот.

Рассмотрим теперь Граничные условия для балки. Для этого переходим в Static Structural.

Пусть у нас будет жесткая заделка на левом конце и распределенная сила по всей балке. Для этого используем команды:

1) Fixed Support – накладывает ограничения на все 6 степеней свободы, убирает перемещения и все повороты.

2) Force – сила, накладываем ее по всему ребру и направляем вниз

Далее переходим к разделу Solution, где выбираем анализ чего мы хотим получить. В данном случае мы рассмтариваем Total Deformation – перемещения пр жесткой заделке и распределенной по длине силе.

Рассматриваем по отдельности для балки и поверхности:

Рисунок 7. Перемещения для балки

Рисунок 8. Перемещения для Midsurface.

А здесь мы наблюдаем перемещения балки и поверхности в одном общем окне:

Рисунок 9. Перемещения для Beam и Midsurface

Таким образом, мы видим, что наибольшие перемещения находятся на конце как для балки, так и для серединной поверхности. И вообще, их движения аналогичны и повторяют друг друга. Минимальные перемещения располагаются, как и должны, в заделке. В окне анализа для балки максимальные перемещения составляют 0,000178m, в то время, когда для поверхности они составляют 0,000181m. То есть графики идентичны и начинают отличаться только в степени.