Блог

Определение внутренних усилий в сечении по вспомогательной плоскости в ANSYS Mechanical (Workbench)

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Определение внутренних усилий в сечении по вспомогательной плоскости в ANSYS Mechanical (Workbench)

В ANSYS Mechanical (Workbench) есть инструменты вспомогательной геометрии (Construction Geometry): плоскость и путь, которые могут пересекать тела модели. Расположение плоскости определяется системой координат, которая должна быть предварительно создана пользователем. Такая плоскость может использоваться для измерения внутренних усилий (сил и моментов) в сечении, проходящем через выбранные тела. В данной статье описана методика, которая позволяет получить эти результаты.

ANSYS Модель со вспомогательной плоскостью (Construction Geometry Surface) в WB Mechanical

Примечание: описанная в статье методика работает в версиях ANSYS, начиная с 14.5. Для получения результата необходимо в настройках решения задать Analysis Settings > Output Controls > Nodal Forces > Yes.

Задание системы координат и плоскости

Для задания расположения сечения в разделе Construction Geometry пользователь должен предварительно создать систему координат. Доступны различные способы размещения точки отсчёта и задания направлений осей X, Y и Z. На рисунке 2 показан пример: пользователь задал декартову систему координат таким образом, что ось Z направлена вдоль рассматриваемого тела, а плоскость X-Y образует сечение, в котором необходимо найти усилия. В случае необходимости вычисления момента в сечении,  начало системы координат должно быть расположено строго в центре тяжести того сечения, по которому плоскость разрезает тело.

ANSYS Задание системы координат, определяющей расположение сечения

На рисунке 3 показана плоскость (Construction Geometry Surface), заданная по системе координат, изображенной на рисунке 2.

ANSYS Вспомогательная плоскость (Construction Geometry Surface), заданная по системе координат

После создания вспомогательной плоскости можно запустить модель на расчёт. Для получения значений усилий необходимо воспользоваться инструментом «Сила реакции» (Force Reaction), который доступен в элементе дерева построения «Решение» (Solution).

Определение внутренних усилий в сечении при помощи вспомогательной плоскости

В сечении модели заданной плоскостью можно вывести различные результаты. На рисунке 4 показано распределение нормальных напряжений в направлении оси Z по сечению.

ANSYS Напряжения в направлении оси Z, полученные на вспомогательной плоскости

Кроме визуального отображения результатов в сечении, можно получать значения усилий посредством группы инструментов «Измерение» (Probe).

ANSYS Инструмент «Сила реакции»

На рисунке 6 показана сила реакции по сечению, заданному с помощью вспомогательной плоскости. Результаты относятся к твердотельной геометрии и отображаются относительно осей X, Y и Z в ориентации, соответствующей выбранной системе координат.

ANSYS Сила реакции в сечении

Обратите внимание, что настройка «Extraction» (получение данных) имеет значение «Mesh From Positive Side» (сетка со стороны положительного направления нормали к плоскости). Если выбрано значение «Negative Side» (отрицательное направление), то полученные значения сил будут такими же, но с противоположным знаком.

На рисунке 7 показано получение величины момента реакции. Эта операция является чуть более сложной, так как необходимо указать точку, относительно которой производится расчёт моментов (Summation point). Если в поле Summation выбрано значение «Orientation System», тогда начало системы координат должно быть расположено в нужном месте – как правило, в центре тяжести сечения по заданной плоскости. Если точка для расчёта моментов была выбрана неправильно, то и результат расчёта будет неверным.

Обратите внимание, что так же, как и при получении силы реакции, опция «Extraction» влияет на знак результата.

ANSYS Получение момента реакции

Выводы

Секущая плоскость (Surface) задаётся в разделе дерева построения Workbench Mechanical «Construction Geometry», её расположеие определяется системой координат, которую можно задать в разделе дерева построения «Coordinate Systems».

При наличии вспомогательной плоскости измерить величину внутреннего усилия в сечении тела (или заданной выборки тел) можно при опмощи инструмента «Force Probe». Необходимо правильно расположить секущую плоскость в пространстве и убедиться, что для измерения усилий выбраны только интересующие тела. Ориентацию осей X, Y и Z, которые используются при выводе результатов, можно задать с помощью пользовательской системы координат.

Расчет моментов в сечении также возможен, но необходимо правильно задать точку для расчёта моментов (Summation Point).

Полученные результаты могут быть использованы в качестве параметров, в том числе при расчётах с использованием Parameter Manager и модуля оптимизации Design Explorer. Как показано на рисунке 8, результаты измерения усилий (в том числе проекции на оси X, Y и Z) выводятся в окно «Details» инструмента «Force Reaction».

ANSYS Действующая в сечении сила и её проекции

Источник: https://www.simutechgroup.com/FEA/fea-tips-tricks-ansys-force-construction-geometry-surface.html

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп