Курсовой проект по Методам конечных элементов. APM WinMachine 9.6, SolidWorks 2008, Siemens Femap 10.2, ANSYS Multiphysics 13

   За двумя зайцами погонишься - ни одного не поймаешь. Вот так и я, хотел сделать больше и больше, в итоге сделал всего но по немного, как следствие получилось не так качественно как хотелось, но все же что-то получилось.

   Для начала,  красивая картинка ну а о проблемах и ходе их решения будет "Далее".  

   Так как предмет называется методы конечных элементов, то заданием и было создать модель и разбив ее на конечные элементы вывести результат, а какой это уже в зависимости от того что именно разбивали.

В данном курсовом проекте задание состояло из таких частей:

• Расчет в программе  APM WinMachine 9.6 данных для построения редуктора исходя из начальных данных, полученных у преподавателя;
• Построить 3d модель редуктора;
• Посчитать валы данного редуктора на перемещения, деформацию и напряжения в программе  Siemens Femap 10.2 и сравнить результаты с расчетами  WinMachine;
• Разбить на конечные элементы упрощенную модель редуктора  в таких программах:  Siemens Femap 10.2 и  ANSYS Multiphysics 13;
• Посчитать разбитую модель влияние собственных частот в  Siemens Femap 10.2.

   1.  Если разобраться по пунктам, то с первым уже возникли проблемы, но это больше малый опыт в работе с редукторами, но благодаря помощи руководителя расчет был сделан и в некоторых случаях исправлен. В итоге с данными для построения редуктора проблем, требующих внимания, не было.

   2. Ну с этим, благодаря курсу Деталей машин и книге  Киркача Н.Ф., Баласаняна Р.А. «Расчет и проектирование деталей машин», проблем тоже не было. Тем более что геометрия нужна была упрощенной и в программе SolidWorks 2008 ее создание не создавало никаких затруднений. Но это было на стадии создания модели. В случае моей неопытности с разбивкой на конечные элементы, было внесено в модель немного изменений, но эти изменения вызывали "поломки" редуктора. Как вывод к этому пункту хочу добавить, что параметризация, пусть даже не самого высокого качества, играет большую роль при построении модели для дальнейших расчетов. Вот такой получился результат.

   

   3. Вот на этом пункте я сделал настолько упрощенно, что результаты было сравнивать не совсем корректно. Но как ни странно они в основном сходились. Суть ошибки заключалась в выборе метода расчетов валов в Siemens Femap 10.2. Не всегда тот путь правильный, который знаешь. По этой программе у нас по программе было много задачек с балочными и стержневыми элементами, вот я и делал этим методом. Естественно никаких отверстий под шпонки, скруглений и фасок этот метод не предусматривал. Создавалась упрощенная модель с разными сечениями, как на рисунку ниже и на основе такой модели делались расчеты и выводились результаты.

   4. Вот здесь было много проблем, все сюда и не впихнешь. Начну с того что автоматическое разбиение на конечные элементы - это самый быстрый способ, как бы странно это не звучало, разбить деталь на конечные элементы. И управлять им легко, не разбивает - уменьшаем размер элемента до тех пор, пока не создаст сетку. Но в этом случае есть ряд недостатков, некоторые проверены опытом. Главный из них, недостаток оперативной памяти, так как конечные элементы уменьшаются, их количество увеличивается. Следовательно увеличивается количество уравнений, которые нужно решать компьютеру. Моему компьютеру было сложновато разбивать в ANSYS Multiphysics саму деталь на конечные элементы, а в Siemens Femap тоже задумывался неплохо. Но он осилил, и это радует. 

ANSYS Multiphysics 13

 Siemens Femap 10.2

   Вторым большим минусом является избыток маленьких конечных элементов в тех местах, где можно было обойтись и более крупными. В тех местах, что нам более важны для расчета тоже не всегда возможно еще больше измельчить сетку.

   Для того что бы разбить более корректную сетку я пробовал "резать" модель корпуса редуктора в SolidWorks 2008. К тому что получилось дошел не сразу, и этот результат очень не доработан. 

   Обо все проделанной работе можно почитать в документе, тот что чуть ниже, лишь на украинском языке.

Курсовой проект МКЕ (записка)

   5. Вывод результатов это один из самых любимых этапов таких заданий, особенно если результат устраивает не только нас, студентов, а и преподавателей. В этом особых сложностей не было, хотя результаты на собственные частоты не особо радовали, еще при том, что не все так гладко было из сеткой. Красивые картинки с результатами для этого этапа (и не только для этого) можно просмотреть в презентации чуть ниже.

Курсовой проект МКЕ (презентация)

   Данный курсовой проект дал возможность ознакомится с методом конечных элементов, разобраться в чем его суть и учиться избегать проблем при создании как самой модели так и сетки. 

   С уважением, Дмитрий Мухин.