2. Расчет прокладки с нелинейными свойствами

В Autodesk Inventor создать пространственную модель с прокладкой и отверстиями для болтов. Модель состоит из верхней и нижней детали, между которыми располагается прокладка из материала с нелинейными свойствами (рис. 34).

Рис. 34. Модель конструкции двух упругих деталей

с нелинейной прокладкой и отверстиями под болты

Конвертировать модель из Autodesk Inventor с помощью Lanch Activ Model (верхняя правая кнопка) в Autodesk Simulation Multiphysics (Рис. 35).

Рис. 35. Конвертированная модель в Autodesk Simulation Multiphysics

На дереве модели (FEA Editor) Part 1, Part 3 – стягиваемые детали, Part 3 – прокладка с нелинейными свойствами.

1. Задать тип анализа

Analysis Type → Static Stress with Nonanlinear Material Models (статический анализ с нелинейными свойствами материала).

2. Задать свойства верхней и нижней детали

На панели FEA Editor для Part 1 и Part 2 определить:

- Element Type < Brick

- Element Definition →Isotropic

- Material → ASTM A36 Steel. Bar

3. Задать свойства прокладки

Для Part 3 (прокладка)

- Part 2 → Прокладка

- Element Type → 3-D Gasket

- Element Definition→Edit Element Definition→ОК

- Material→Edit Propeties→откроется окно Element Material Specification – Nonlinear Gasket→ввести характеристики прокладки (рис.36).

Рис. 36. Окно Element Material Specification с механическими характеристиками прокладки

В качестве характеристик нелинейных свойств прокладки используется график зависимости перемещения верхней и нижней поверхности прокладки от давления. Такая характеристика должна быть определена и представлена в виде графика как исходные механические свойства прокладки.

Добавлять точки можно командой: подвести курсор к нужной точке на кривой →ЛКМ→Add Point to Loading Curve (рис.37).

a)

б)

Рис. 37. Добавление точек на графике нелинейных характеристик прокладки: а) последовательность окон;

б) добавленная точка

Для добавления новой кривой разгрузки необходимо подвести курсор к нужной точке (4) на кривой и нажать на ЛКМ (рис.38). Кривую 7-6 можно подправить передвинуть и добавить новые точки используя ЛКМ и команду Add Point to Unloading Curve 1 (рис.39).

Рис. 38. Добавление новой кривой разгрузки

Рис. 39. Сдвиг новой кривой разгрузки

4. Создание сети

Следует отметить, что сеть в прокладке должна быть создана с одним элементом по толщине (рис. 40).

Рис. 40. Сеть прокладки толщиной в один элемент

5. Вставить болты

На панели выбрать Bolt.

Заполнить таблицу, для этого необходимо указать тип болта (например анкерные Grounded Bolt), поверхности, которых касается головка болта, гайка, размеры отверстия под болт и размеры самого болта (рис.41).

Рис. 41. Окно с данными болтового соединения

6. Определить поверхности прокладки

В дереве построения выделить верхнюю и нижнюю поверхность прокладки → ПКМ → Gasket’s Top/Botton Surface (рис. 42).

Рис. 42. Определение поверхностей контакта прокладки

7. Закрепить конструкцию

Выделить поверхность на детали 2 (низ) дать жесткое закрепление (рис. 43).

Рис. 43. Закрепление конструкции

8. Приложить нагрузку

Выделить поверхность на детали 1 (верх) и приложить общее давление р = -1000 Н/мм². Давление прикладываем в направлении наружу (рис.44).

Рис. 44. Приложенная нагрузка направлена от поверхности

9. Задать контакт на границе деталей с прокладки

Установить контакт поверхностей, как свободный (Free).

10. Начать счет Run Simulation.

Результаты расчета представлены на рис 45 и 46.

Перемещения показаы на рис. 45. Видно, что под действием нагрузки возможно расхождение стягиваемого болтами пакета.

Рис. 45. Расхождение стыка (перемещения)

На рис. 46 представлено поле распределения эквивалентных напряжений по Мизесу. Наибольшие напряжения наблюдаются в районе болтов.

Рис. 46. Поле распределения

эквивалентных напряжений по Мизесу