Оценка несущей способности панели грузолюка самолета АН-124 после ремонта
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?цы элементов. В классической реализации МКЭ функции при переходе через границы элементов должны оставаться непрерывными.
1.6.1 Комплекс программ MSC.vN4W
Одним из комплексов программ, позволяющих по заданным исходным данным (геометрия, материалы, внешние нагрузки, граничные условия) получить напряженно-деформированное состояние конструкции, является комплекс программ MSC.vN4W, который включает в себя программу моделирования конструкций FEMAP и программу конечно-элементного анализа конструкций MSC/NASTRAN.
Программа FEMAP предназначена для подготовки полноценных конечно-элементных моделей и обработки результатов. MSC/NASTRAN является иiерпывающей программой конечно-элементного анализа.
Процедура анализа конструкций МКЭ включает следующие основные этапы:
разработка геометрической модели конструкции;
задание характеристик материала;
задание типов конечных элементов и их свойств (толщины, геометрических характеристик поперечного сечения и др.);
создание сетки конечных элементов либо ручным способом, либо автоматическим, например, путем разбиения геометрической модели;
проверка корректности сетки конечно-элементной модели;
задание условий закрепления конечно-элементной модели;
формирование условий нагружения конечно-элементной модели;
выбор вида и параметров конечно-элементного анализа;
выполнение конечно-элементного анализа конструкции;
анализ возможных формальных ошибок, их устранение, повторное выполнение конечно-элементного анализа;
анализ результатов раiета, выявление ошибок моделирования, внесение изменений в модель, повторное выполнение конечно-элементного анализа;
обработка и графическое оформление результатов раiета.
1.7. Подготовка раiетной конечно-элементной модели
.7.1 Разработка геометрической модели
Геометрическое моделирование для конечно-элементного анализа отличается от моделирования для других приложений. Геометрическая модель может быть создана непосредственно в FEMAP, а также она может быть импортирована из многих CAD/CAM/CAE систем, форматы которых предусмотрены в средствах импорта геометрии. Часто избыточная подробность геометрической модели, например, в местах скруглений и других переходов от одних поверхностей к другим, создает проблемы при создании сетки конечных элементов. Для простых конструкций целесообразнее создавать геометрическую модель непосредственно в FEMAP, так как основной смысл ее состоит в том, чтобы облегчить генерацию требуемой сетки конечных элементов.
Рассматриваемая створка грузолюка с точки зрения геометрии представляет собой поверхность двойной кривизны. Геометрическая модель створки создана с помощью систем CADDS5 и CATIA 5 R12, а затем импортирована в FEMAP. Полученная геометрическая модель створки представлена на рисунке. 1.10.
Рис. 1.10 - Геометрическая модель створки
.7.2 Задание характеристик материала
FEMAP поддерживает четыре типа материала, которые используются в программе NASTRAN:
изотропный материал имеет одинаковые свойства во всех направлениях. Все свойства материала задаются в виде скалярных величин;
ортотропный материал (в двух и трех измерениях) имеет свойства, зависящие от направлений. Параметры материала задаются либо в двух ортогональных направлениях на плоскости, либо в трех направлениях в пространстве. Моделью ортотропного материала может служить оребренная в двух перпендикулярных направлениях панель;
анизотропный материал (в двух и трех измерениях) имеет свойства, зависящие от направлений. Параметры материала задаются в виде обобщенных матриц упругости размером 3х3 для двумерного варианта и 6х6 для трехмерного. К анизотропным материалам относятся композиты;
к высокоэластичным относятся материалы, подвергающиеся большим деформациям. Их характерной особенностью является упрочнение по мере увеличения деформаций, что характеризуется вогнутостью кривой деформация-напряжение, в то время как у обычных материалов, таких как металлы, эта кривая выпуклая. К высокоэластичным материалам относятся резина, нейлон, капрон.
Задание характеристик материала выполняется в выбранной системе единиц измерения. После этого можно iитать систему единиц измерения определенной. При задании характеристик материалов можно обратиться к библиотеке материалов FEMAP, которая может служить образцом построения подобных библиотек. Она, как правило, содержит характеристики самых общих материалов в различных системах единиц измерения.
В данном случае моделируется ортотропная оболочка двумерными элементами Laminate (описание типа элементов описано в п. 1.7.3). Следовательно, при задании характеристик материала в FEMAP использован ортотропный в двух измерениях материал.
При задании свойств двумерного ортотропного материала применяются следующие соотношения зависимости деформаций от напряжений:
(1.1)
(1.2)
Уравнение (1.1) характеризирует соотношения в плоскости элемента. Соотношения между касательными напряжениями в плоскости в поперечном направлении и сдвиговыми деформациями определяются уравнением (1.2).
Основные физико-химические и физические характеристики материалов, необходимых для задания и используемых в раiете створки, приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3
Основные физико-химические и механические свойства материалов, применяемых при изготовлении створки грузолюка самолета АН-124 и и