XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022
Практика применения Ansys APDL в образовании
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Практика применения AnsysAPDL в образовании
В приложениях к пакетам САЕ для изготовления деталей часто используются программы типа SolidWorks, имеющих развитый интерфейс для типового прочностного расчета деталей, при этом работа по программированию производится за счет визуального меню. Иногда это называют языком графического программирования QBE. Такой подход обеспечивает облегченный путь к решению, как уже говорилось, стандартных задач. Но когда речь идет о проведении исследований то нужен другой подход. Он должен предусматривать умение быстро изменять расчетную схему, вводить новые условия, менять размеры, прочностные характеристики, получать графики напряжений в различных сечениях детали. Как показывает опыт в таких случаях следует применять пакет, имеющий развитую платформу кодирования. Т.е. когда пишут код состояший из ключевых слов – команд, которые обозначают некоторые программные действия с деталью, или даже с интерфейсом компьютера. Причем команды и их числовые значения можно легко менять, добиваясь лучших результатов, оптимизируя конструкцию, а также, например, лучшей видимости на экране компьютера или передачи этих результатов на нужный адрес через сети. Такими возможностями обладает пакет Ansys APDL, поскольку имеет кроме мощного визуального меню, встроенный язык А для кодового программирования, похожий на когда-то популярный язык программирования FORTRAN. В основном в пакете решают статические задачи, а для задач динамики отдают предпочтение пакету Adams. Сразу добавим, что в том же SolidWorks позволяет решать и задачи динамики, например, можно рассмотреть качение козлового крана по рельсам, одновременно рассчитывая напряжения в его несущих балках. Но Adams справится с такими задачами эффективнее и опять благодаря тому, что кроме визуального меню, когда перетаскивают в программу детали, шарниры можно использовать самый эффективный язык инженерного программирования типа С.
Таким образом, ниже мы представим решение задачи о дымовой трубе, состоящей из двух частей не равной прочности, соединенных по кольцевому сечению сварочным швом. Заметим, что опции, управляющие температурой мы для простоты отключим, но пользователю должны знать, что в комплексном решении их можно учесть. Мы также будем решать упругую задачу, не учитывая пластические деформации, которые в пакете можно подключить, используя Контакт – менеджер. Но дело в том, что программирование предоставляет возможность уточнения решения на основе своих подходов, т.е. дает возможность «включить голову» не используя стандартные подходы. Так называемые стандартные подходы могут иногда давать сбои, приводить к потерям времени, давая не значительный выигрыш в точности. Представьте себе такое. Вы создаете программу для управления реальным процессов, например, добычи или транспортирования угля. И вам надо знать состояние машины в любой момент времени, а вдруг ждет авария через минуту. Поэтому время расчета состояния должно успевать за текущей работой, и вы должны искать пути ускорения расчетов. Вот тут и пригодиться «свой путь», а он возможен при умении программировать. И мы хотели бы показать, что это вовсе не сложно. Заметим, что программа Гра служит для графического вывода напряжений между двумя точками, координаты которых вводятся в программу. Мы применили программирование, совмещенное с меню. Графики напряжений на рисунках 1- 4, и моделирование в Adams, рисунок 5
Z1 =0 z2 = z3 = 0.5 z4 = 4 q=420 pa
Катет шва 0.02 q = 420 pa
/NOPR !көлемді есепке шығу
/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
/prep7! препроцессорға шығу
/UNITS,SI! Расчеты в с. СИ
ET,1,solid92
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 ! температураны есепке алмау
MPDATA,EX,1,,7e11
MPDATA,PRXY,1,,0.23
MPDATA,DENS,1,,7300
MPDATA,EX,2,,12e11 ! тігістін материалы
MPDATA,PRXY,2,,0.18
MPDATA,DENS,2,,7500
MPDATA,EX,3,, 2e11 !
MPDATA,PRXY,3,,0.27
MPDATA,DENS,3,,7100
CYLIND,0.13,0.11,0,0.5,0,360,!r1,r2, z1,z2,u1,u2 ! 1 бөлім
CYLIND,0.13,0.11,0.5,4,0,360,!r1,r2, z1,z2,u1,u2 ! ә бөлім
Vglue, all ! қөлемдерді жапсыру, контакт пісіру
Mat, 1
ESIZE,0.01,0, ! төмен жатқан қубырды тормен аустыру
MSHKEY,0
MSHAPE,1,3d
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
! APLOT
Mat, 3
ESIZE,0.05,0,
MSHKEY,0
MSHAPE,1,3d
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 3
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
Рисунок 1 Сетка и деформация сплошной трубы
ГРА
!Расчёт напряжений
/POST1
!Деформированная форма
SET,FIRST
PLDISP,1
!Поля напряжений
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,X,0,1!Напряжения сигма х
AVPRIN,0,0,
*VWRITE, s,x
A4, E10.3, 2X, D8.2
PLNSOL,S,Y,0,1!Напряжения сигма у
AVPRIN,0,0,
PLNSOL,S,XY,0,1!Напряжения сигма тау ху
AVPRIN,0,0,
!PLNSOL,S,EQV,0,1!Интенсивность !напряжений сигма i
!Графики напряжений вдоль АС
!Определить путь АС по двум точкам, !число разбиений 100
PATH,A1C1,2,30,100! а 30!?
PPATH,1,0,0,-0.13,0,0,!Первая координата
PPATH,2,0,0,-0.13,0.7,0,!Вторая координата
!определяющая путь
!отобразить на путь напряжения сигма х !переменная эс х
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sx,S,X,AVG!
!отобразить на путь напряжения сигма у, !переменная эс у
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
PDEF,Sy,S,Y,AVG
!отобразить на путь напряжения ТАУ xу, !переменная Txy
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Txy,S,XY,AVG
!отобразить на путь ИНТЕНСИВНОСТЬ напряжения сигма i,
! переменная Si
/PBC,PATH,,0
AVPRIN,0,0,
!PDEF,Si,S,EQV,AVG
!ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКИ
/PBC,PATH,,0
PLPATH,SX,SY,TXY,SI
!Перемещения вдоль оси OY
X=0 y=1.3 z1=0
X=0 y1.3 z2 = 0.7
Рисунок 2 Графики напряжений для сплошной и композитной трубы связанной контактным способом
С учетом сварки треугольным швом
CYL4,0,0,0.3,0 ,0.15,360 ,2.5, ! построениецилиндра
K,101,0.01,0.13, 0.49, ! задание координат для выреза сварного шва
K,102,0,0.3, 1.15,
K,103,0,0.27, 1.3,
K,104,0,0.27, 1.2,
a,101,102,104,103, ! задание области
k,111,0,0,0, !
k,112,0,0,2.5,
vrotat,7,,,,,,111,112,360, ! образование площади в объем вокруг двух точек
vsbv,1,2 ! вычитываем наложенный материал в зоне шва
vsbv,6,5
vsbv,1,3
vsbv,2,4
/NOPR !көлемді есепке шығу
/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
/prep7! препроцессорға шығу
/UNITS,SI! Расчеты в с. СИ
ET,1,solid92
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0 ! температураны есепке алмау
MPDATA,EX,1,,7e11
MPDATA,PRXY,1,,0.23
MPDATA,DENS,1,,7300
MPDATA,EX,2,,12e11 ! тігістін материалы
MPDATA,PRXY,2,,0.18
MPDATA,DENS,2,,7500
MPDATA,EX,3,, 2e11 !
MPDATA,PRXY,3,,0.27
MPDATA,DENS,3,,7100
CYLIND,0.13,0.11,0,0.5,0,360,!r1,r2, z1,z2,u1,u2 ! 1 бөлім
CYLIND,0.13,0.11,0.52,4,0,360,!r1,r2, z1,z2,u1,u2 ! ә бөлім
K,101,0,0.13, 0.48, ! задание координат для выреза сварного шва
K,102,0,0.13, 0.54,
K,103,0,0.115, 0.51,
a,101,102,103, ! задание области
K,104,0,0, 0.45,
K,105,0,0, 0.55,
vrotat,13,,,,,,104,105,360, ! образование площади в объем вокруг двух точек
FLST,2,2,6,ORDE,2 ! вырезаем
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
FLST,3,4,6,ORDE,2
FITEM,3,3
FITEM,3,-6
VSBV,P51X,P51X
! вставляем заново шов
K,201,0,0.13, 0.48, ! задание координат для выреза сварного шва
K,202,0,0.13, 0.54,
K,203,0,0.115, 0.51,
a,201,202,203, ! задание области
K,304,0,0, 0.45,
K,305,0,0, 0.55,
vrotat,2,,,,,,304,305,360, ! образование площади в объем вокруг двух точек
vglue,all
type,1
mat,2
vmesh,5,6
vmesh,9,10
type,1
mat,1
vmesh,11
type,1
mat,3
ESIZE,0.01,0,
MSHKEY,0
MSHAPE,1,3d
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 12
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
Рисунок 3 Конструкция шва
Рисунок 4. Напряжения для треугольного шва
Рисунок 4. Технология моделирования в Adams, движение штока и поршня и возможности графики