Мультимедиа

Прочностные анализы в Autodesk Inventor

Александр Стремнев (Канд. техн. наук, старший преподаватель Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова)

Использование современных САПР предполагает не только создание цифровых прототипов, но и проведение инженерного анализа моделей деталей, узлов и изделий в целом. Автодеск инвентор расчет напряжений, позволяет реализовать проверку моделей без испытания опытных образцов. Запуск среды прочностного анализа производится (рис. 1) в среде детали из меню-заголовка области панели командой Stress Analysis (прочностные анализы).

Рис. 1. Запуск среды прочностного анализа Autodesk Inventor из среды детали

Рис. 2. Среда прочностного анализа Autodesk Inventor

Рис. 2. Среда прочностного анализа Autodesk Inventor: 1 — команды задания нагрузок (сил, давлений, моментов, гравитации); 2 — команды задания условий закрепления модели; 3 — команда запуска прочностного расчета; 4 — группа служебных команд (настройка цветовой схемы визуализации результатов расчета, генерация отчета в формате HTML, анимация нагружения, настройка расчетной сетки для модели, просмотр и редактирование параметров геометрии модели и нагрузок); 5 — экспорт модели и результатов расчета в формат среды ANSYS Workbench; 6 — краткая аннотация результатов (вариант анализа, единица измерения, максимальные и минимальные значения, дата и время расчета); 7 — цветовая схема-шкала визуализации результатов расчета; 8 — модель с отображаемыми нагрузками, визуализацией напряжений и деформаций в соответствии с цветовой схемой-шкалой, метками максимального и минимального значений; 9 — секция (в браузере) объектов нагрузок и условий закрепления с возможностью контекстного вызова редактирования (команда Edit); 10 — секция (в браузере) выбора вариантов анализа по результатам расчета; 11 — секция выбора материала (контекстной командой Edit);
12 — переключатель (в стандартной панели) отображения расчетной сетки на поверхности модели; 13 — отображение приложенных нагрузок; 14 — отображение меток максимума и минимума; 15 — масштаб деформаций (Undeformed — без деформирования, Actual — реальный масштаб)

Работа проектировщика в среде прочностного анализа Autodesk Inventor (рис. 2) сводится к выполнению следующих операций:

  • создание модели детали и выбор материала;
  • задание схемы нагружения (условий закрепления, моментов, сил, гравитации);
  • определение параметров расчетной сетки для модели детали;
  • запуск прочностного расчета с последующим анализом, корректировкой схемы нагружения и параметров геометрии модели детали.

Реализация прочностного расчета и работа с инструментарием

Рассмотрим работу в среде прочностного анализа на примере кронштейна с приложенной к его консоли сосредоточенной силой (рис. 3).

Рис. 3. Вариант расчетной схемы

Пусть кронштейн представляет собой модель, показанную на рис. 4.

Рис. 4. Модель детали-кронштейна

Рис. 4. Модель детали-кронштейна

В контекстном меню детали в браузере Autodesk Inventor (см. рис. 4) с помощью команды Properties (Свойства) > Physical (Физические) Material (Материал) устанавливается материал детали (рис. 5).

Рис. 5. Назначение материала модели детали

Рис. 5. Назначение материала модели детали

Со свойствами выбранного материала (рис. 6) можно ознакомиться (или отредактировать их) с помощью команды меню Autodesk Inventor Format (Формат)  Styles Editor (Редактор стилей)  Material (Материал).

Рис. 6. Свойства материала модели детали

Рис. 6. Свойства материала модели детали

Среди прочностных характеристик выбираемого материала следует обращать внимание на Yield Strength (Предел текучести) и Ultimate Tensile Strength (Предел прочности). Именно эти характеристики определяют коэффициент запаса прочности модели детали по возникающим под нагрузками напряжениям.

Выполнив команду Stress Analysis (Прочностные анализы) (см. рис. 1), активируем для детали кронштейна среду прочностного анализа (см. рис. 2). Зададим условия закрепления командой Fixed Constraint (Связь фиксации) (см. рис. 2). В качестве контуров закрепления (рис. 7) укажем Location (Расположение) кромки отверстий под крепеж (см. рис. 3).

Рис. 7. Закрепление модели детали для последующего нагружения

Рис. 7. Закрепление модели детали для последующего нагружения

Зададим условия гравитации командой Body Loads (Гравитационные нагрузки) (см. рис. 2). В качестве Earth Standard Gravity (Стандартной гравитации Земли) установим ее направление по -Y Direction (отрицательному направлению оси Y) и Magnitude (Величину), равную 9,81 м/с2 (рис. 8).

Рис. 8. Задание гравитации

Рис. 8. Задание гравитации

Реализуем нагрузку по схеме с сосредоточенной силой (см. рис. 3). Для этого выполним команду Force (Сила) (см. рис. 2). В качестве Location (Расположения) укажем середину горизонтального ребра верхней полки кронштейна (рис. 9). В качестве направляющей действия силы укажем (с помощью модификатора Select Direction(Выбор направления)) одно из вертикальных ребер (установим переключателем Flip Force (Изменить направление силы) направление действия силы — вниз); альтернативное решение — воспользоваться опцией Use Components (Используя компоненты) и указать значение силы с соответствующим знаком в полях для направлений координатных осей (на рис. 9 введена сила, равная силе тяжести груза массой 1 кг).

Рис. 9. Задание нагрузки — сосредоточенной силы

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *