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.

3_21.tif

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.

3_22.tif

Рис. 3.22. Закрепление

3_23.tif

Рис. 3.23. Установка сил

3_24.wmf

Рис. 3.24. После решения: видны силы и закреплённые площади

3_25.wmf

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).

3_26.tif

Рис. 3.26. Управление сеткой через меню

3_27.wmf

Рис. 3.27. Однородная сетка

3_28.wmf

Рис. 3.28. Деформация

3_29.wmf

Рис. 3.29. Напряжения вдоль Х

3_30.wmf

Рис. 3.30. Напряжения вдоль Y

3_31.wmf

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].

 


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074