logo
Zapiska1

2.4 Конечно-элементного анализа напряженного состояния корпуса в модуле apm Structure 3d

Комплексный анализ – расчет напряженно-деформированного состояния трехмерной модели поворотного блока резания сложной геометрической формы позволит оптимизировать его конструкцию, снизить вес, что приведет к его удешевлению и лучшим массогабаритным характеристикам. Такой анализ можно выполнить в модуль APMStructure3D. Поворотный блок резания в данном случае или любой другой корпус редуктора или другая конструкция может быть импортирована в модульAPMStructure3Dиз модуляAPMStudio, в котором можно проставить внешнюю нагрузку, закрепления конструкции, которые могут быть произвольными как по характеру, так и по местоположению. К твердотельной конструкции могут быть приложены следующие виды силовых факторов:

Рис 5.1 – Твердотельная модель поворотного блока резания (модуль APMStudio). Вид 1

Рис 5.2 – Твердотельная модель поворотного блока резания (модуль APMStudio). Вид 2

Рис 5.3 – Твердотельная модель поворотного блока резания (модуль APMStudio). Вид 3

Расчет напряженно-деформированного состояния твердотельной конструкции выполняется с использованием метода конечных элементов. Число конечных элементов для разбиения твердотельной конструкции, а, следовательно, длительность времени расчета может устанавливаться в соответствии с желаемой точностью получаемых результатов и другими параметрами.

Рис 5.4 – Конечно-элементная сетка поворотного блока резания с приложенными

нагрузками и закреплениями (модуль APMStructure3D).

Модуль APMStructure3Dпозволяет рассчитать величины напряжений и деформаций в любой точке конструкции, как с учетом внешнего нагружения, так и с учетом собственного веса каждого из элементов; определить неизвестные силовые факторы в каждом из узлов и внутренние силовые факторы в пределах каждого конечного элемента, эта информация может быть использована в дальнейшем для расчета сварных, групповых резьбовых либо заклепочных соединений. Результаты расчетов с помощью специального визуализатора представляются в цветовой гамме, в виде изолиний или форме эпюр напряжений, моментов, сил, деформаций.

Интерфейсная часть, предназначенная для демонстрации результатов расчета, облегчает анализ полученных результатов. Интерфейс включает визуализаторы: напряженно-деформированного состояния модели; силовых факторов и деформаций (линейных и угловых); эквивалентных напряжений и напряжений на отдельные компоненты.

Рис. 5.5 – Карта главных напряжений (модуль APMStructure3D).

Рис. 5.6 – Карта напряжений. Вид 1. (модуль APM Structure 3D).

Рис. 5.7 – Карта напряжений. Вид 2. (модуль APM Structure 3D).

Рис. 5.8 – Карта коэффициента запаса по текучести (модуль APMStructure3D).

Полученные значения коэффициента запаса прочности не превышают допустимого значения, кроме участка крепления поворотного блока резания. В области проушин будет происходить деформация материала.

Рис. 5.9 – Карта перемещения построена на недеформированной конструкции, конечно-элементная сетка - на деформированной конструкции (модуль APMStructure3D).

Описанные выше возможности позволяют существенно улучшить качество проектирования сложных корпусных деталей, сократить сроки их проектирования, а также значительно снизить вес конструкции и, следовательно, уменьшить ее стоимость. С использованием модуля APMStructure3Dможно проектировать конструкции, близкие к равнопрочным по критериям прочности, жесткости и, следовательно, отвечать лучшим требованиям при проектировании.

Выводы

Надежность технических изделий, в том числе горных машин, является одной из основных составляющих их качества и в значительной мере определяет производственные показатели угольного предприятия в целом. Угольное предприятие, принимая решение, о приобретении горной машины того или иного конструкторского бюро основывается на показателях надежности, при схожих остальных факторах, однако весомое значение имеет и цена. Следовательно, при проектировании и модернизации горных машин необходимо, чтобы машина наряду с высокой надежностью имела конкурентоспособную цену. Применение разработанной методики расчета, реализованной в среде САПР APM WinMachine, позволяет добиться сокращение расходов при проектировании за счет оптимизации конструкции деталей а, следовательно, снижения их стоимости, сокращения продолжительности выполнения, уменьшения сложности расчетов, и уменьшения количества ошибок.

139