Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
АВТОПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ МАШИН В 3D: ПРОЕКТНО-МОДЕЛЬНЫЙ ПОДХОД
Бейсембаев К. М., Жолдыбаева Г. С., Дёмин В. Ф., Малыбаев Н. С., Шманов М. Н.,
3.3.3. Переход к объёмному проектированию
На рис. 3.18 показан момент записи – файла для извлечения кода по созданию канавок.
Затем построена сетка при отсутствии пазов под канаты. После построения сетки (рис. 3.21) выделили площади, которые будут жестко закреплены к коромыслу командой AL DOF.
Рис. 3.21. Меню закрепления
Команды меню:
Solution-Define Loads – Structural – Displacement – On Areas – Al dof
Заметим, что при назначении нагрузки изменяется опция Displacement на один из силовых факторов. Решение и результат на рис. 3.22–3.25.
Наложение нагрузки FY по направлению У (вниз) величиной – 50000.
Далее приведём программу полного решения с учётом создания канавок на ободе балансира и принудительным разбиением обода. По напряжениям и деформациям результаты мало меняются, однако объём решения возрос в несколько раз и составил 5 ГВ, время решения около 30 мин.
Рис. 3.22. Закрепление
Рис. 3.23. Установка сил
Рис. 3.24. После решения: видны силы и закреплённые площади
Рис. 3.25. Анализ напряжений
/BATCH
/NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYWPR_CFD,0
/GO
/Prep 7
/Units,SI
ANTYPE,STATIC! vibiraem stat analiz
ET,1,SOLID92!vibor tipa kon elem
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2e11
MPDATA,PRXY,1,,0.2
r1 = 1500
r2 = 1300
x1 = 0
y1 = 0
K,1,x1,y1,,! создана точка номер х = 0 у = 0
y2 = -1300
x2 = -SQRT(r1**2-y2**2)! расчет х, лежащего на окружности радиуса 1
k,2,x2,y2,,
y3 = 1300
x3 = -SQRT((r1**2)-(y3**2))
k,3,x3,y3,,
y4 = -1200
x4 = -SQRT(r2**2-y4**2)
k,4,x4,y4,,
y5 = 1200
x5 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
k,5,x5,y5,,
y8 = 900
x8 = -SQRT(r2**2-y8**2)
k,8,x8,y8,,
larc,2,3,1,r1!рисует окружность 1 через т 12 и 2
центр 1 и радиусом 1
larc,8,5,1,r2!окр2
larc,8,4,1,r2!окр3
lstr,2,4! рисует линии 4 через точки 2, 4
lstr,3,5! линия 5
al,all ! делает из линий площадь
x6 = -300
y6 = 300
k,6,x6,y6,,
lstr,5,6! L6
x7 = -500
y7 = 300
k,7,x7,y7,,
lstr,7,8! L7
lstr,6,7!8
al,2,6,7,8!
x9 = -300
y9 = -300
k,9,x9,y9,,
x10 = -500
y10 = -300
k,10,x10,y10,,
y11 = -900
x11 = -SQRT(r2**2-y11**2)
k,11,x11,y11,,
lstr,4,9! L9
lstr,9,10! L10
lstr,10,11! L11
larc,11,4,1,r2! l12
al,9,10,11,12!
r3 = SQRT(x7**2 + y**2)
larc,7,10,1,r3!l13
x12 = -300
y12 = -150
k,12,x12,y12,,
x13 = -300
y13 = 150
k,13,x13,y13,,
x14 = -500
y14 = -150
k,14,x14,y14,,
x15 = -500
y15 = 150
k,15,x15,y15,,
lstr,6,13!l14
lstr,13,15!l15
lstr,15,14!l16
lstr,14,12!l17
lstr,12,9,!l18
lstr,7,15!l19
lstr,14,10!l20
al,13,19,16,20!
al,8,14,15,19
al,17,18,10,20
aglue,all! склеить все поверхности
FLT,2,6,5,ORDE,3
FITEM,2,2
FITEM,2,4
FITEM,2,-8
VEXT,P51X, , ,0,0,300,,,,
x41 = -300
y41 = 300
z41 = 20
k,41,x41,y41,z41,
x42 = -300
y42 = 300
z42 = 280
k,42,x42,y42,z42,
y43 = 1200
x43 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
z43 = 20
k,43,x43,y43,z43,
y44 = 1200
x44 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
z44 = 280
k,44,x44,y44,z44,
lstr,41,42!l56
lstr,42,44!l57
lstr,43,44!l58
lstr,43,41!l59
al,55,56,57,58!
CYLIND,1430,0,50,250,0,360,
FLST,2,6,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-6
VSBV,P51X, 7
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,59
VEXT,P51X, , ,0,0,200,,,,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,55
VEXT,P51X, , ,0,0,200,,,,
vglue, all
!CYLIND,1500,1470,70,110,0,360, !пазы для каната
!CYLIND,1500,1470,190,230,0,360,
!FLST,2,13,6,ORDE,5
!FITEM,2,1
!FITEM,2,-7
!FITEM,2,9
!FITEM,2,-13
!FITEM,2,18
!FLST,3,2,6,ORDE,2
!FITEM,3,8
!FITEM,3,14
!VSBV,P51X,P51X
vglue,all
vmesh,all
FINISH
/SOL
EQSLV,PCG,1E-8
С вырезанными пазами сетка устанавливается при ручном разбиении см. рисунок Решение длится около 40 минут. На рис. 3.26–3.31 выбор размера разбиния для сетки, вид сетки, характер деформации и напряжения σх, σу, σху (уточненное решение).
Рис. 3.26. Управление сеткой через меню
Рис. 3.27. Однородная сетка
Рис. 3.28. Деформация
Рис. 3.29. Напряжения вдоль Х
Рис. 3.30. Напряжения вдоль Y
Рис. 3.31. Напряжения вдоль σху
Далее приведен текст программы, учитывающий перечисленные факторы:
/BATCH
! выбор статуса Статика для объёмных задач
/NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/Prep 7
/Units,SI
ANTYPE,STATIC! vibiraem stat analiz
ET,1,SOLID92!vibor tipa kon elem
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2e11
MPDATA,PRXY,1,,0.2
r1 = 1500
r2 = 1300
K,1,0,0,,! создана точка номер х = 0 у = 0
y2 = -1300
x2 = -SQRT(r1**2-y2**2)! Расчёт координаты х, лежащей на окружности радиуса 1
k,2,x2,y2,,
y3 = 1300
x3 = -SQRT((r1**2)-(y3**2))
k,3,x3,y3,,
y4 = -1200
x4 = -SQRT(r2**2-y4**2)
k,4,x4,y4,,
y5 = 1200
x5 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
k,5,x5,y5,,
y8 = 900
x8 = -SQRT(r2**2-y8**2)
k,8,x8,y8,,
larc,2,3,1,r1!рисует окружность 1 через т 12 и 2 центр 1 и радиусом 1
larc,8,5,1,r2!окр2
larc,8,4,1,r2!окр3
lstr,2,4! рисует линии 4 через точки 2, 4
lstr,3,5! линия 5
al,all ! делает из линий площадь
x6 = -300
y6 = 300
k,6,x6,y6,,
lstr,5,6! L6
x7 = -500
y7 = 300
k,7,x7,y7,,
lstr,7,8! L7
lstr,6,7!8
al,2,6,7,8!
x9 = -300
y9 = -300
k,9,x9,y9,,
x10 = -500
y10 = -300
k,10,x10,y10,,
y11 = -900
x11 = -SQRT(r2**2-y11**2)
k,11,x11,y11,,
lstr,4,9! L9
lstr,9,10! L10
lstr,10,11! L11
larc,11,4,1,r2! l12
al,9,10,11,12!
r3 = SQRT(x7**2 + y**2)
larc,7,10,1,r3!l13
x12 = -300
y12 = -150
k,12,x12,y12,,
x13 = -300
y13 = 150
k,13,x13,y13,,
x14 = -500
y14 = -150
k,14,x14,y14,,
x15 = -500
y15 = 150
k,15,x15,y15,,
lstr,6,13!l14
lstr,13,15!l15
lstr,15,14!l16
lstr,14,12!l17
lstr,12,9,!l18
lstr,7,15!l19
lstr,14,10!l20
al,13,19,16,20!
al,8,14,15,19
al,17,18,10,20
aglue,all! склеить все поверхности
FLST,2,6,5,ORDE,3
FITEM,2,2
FITEM,2,4
FITEM,2,-8
VEXT,P51X, , ,0,0,300,,,,
x41 = -300
y41 = 300
z41 = 20
!не нужные точки и линии
k,41,x41,y41,z41,
x42 = -300
y42 = 300
z42 = 280
k,42,x42,y42,z42,
y43 = 1200
x43 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
z43 = 20
k,43,x43,y43,z43,
y44 = 1200
x44 = -SQRT((r2**2)-(y5**2))
z44 = 280
k,44,x44,y44,z44,
lstr,41,42!l56
lstr,42,44!l57
lstr,43,44!l58
lstr,43,41!l59
al,55,56,57,58!конец не нужных точек и линий
CYLIND,1430,0,50,250,0,360,
FLST,2,6,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-6
VSBV,P51X, 7
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,59
VEXT,P51X, , ,0,0,200,,,,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,55
VEXT,P51X, , ,0,0,200,,,,
vglue, all
CYLIND,1500,1470,70,110,0,360, !пазы для каната
CYLIND,1500,1470,190,230,0,360,
FLST,2,13,6,ORDE,5 ! выделение дисков и вырезание пазов
FITEM,2,1
FITEM,2,-7
FITEM,2,9
FITEM,2,-13
FITEM,2,18
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,8
FITEM,3,14
VSBV,P51X,P51X
vglue,all
ESIZE,20,0, !установлениe длины элемента 20
MSHKEY,0
MSHAPE,1,3D
FLST,5,13,6,ORDE,5
FITEM,5,1
FITEM,5,-7
FITEM,5,9
FITEM,5,-13
FITEM,5,15
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,’VOLU’
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
FINISH
/SOL
FLST,2,2,5,ORDE,2 ! выделение площадок для закрепления в них коромысла и их жесткого закрепления
FITEM,2,10
FITEM,2,15
!*
/GO
DA,P51X,ALL,
!выделение двух точек на балансире и нагружение нагрузками 50000 н по оси у вниз
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,32
FITEM,2,36
!*
/GO
FK,P51X,FY,-50000
EQSLV,PCG,1E-8 !выбор точности решения для объёмных задач
SOLVE
Программа и полученные значения напряжений позволяют оптимизировать конструкцию исходя из нагрузок на штоке насоса, что позволяет выполнить конструкцию с минимальным весом и достаточной прочности. При этом возможен учёт не только геометрических параметров заготовок и свойст используемых материалов, но и конструктивных особенностей балансира и корамысла. Программа была использована в [28].