вторник, 25 декабря 2012 г.

Расчет рамы ветроэнергетической установки


    Доброго времени суток всем, кто читает данную статью. В данной статье я расскажу вам о моих расчетах собственных частот и форм рамы ВЭУ в Femap и о построение рамы в системе  SolidWorks. Об ВЭУ вы можете узнать прочитав мою предыдущею статью.
    Начнем с того как выглядит сама рама и какими инструментами он строился. В построении модели использовались "Поверхности", а также "Кривые". Кривые использовались для разделения деталей на несколько частей, так как в процессе расчета, Femap определял что в детали есть свободные поверхности из за чего поверхности отваливались.
 Вот как выглядит сама рама 





Постановка задачи
  1. На базе данной модели построить конечно-элементную модель в программном комплексе Femap
  2. Рассчитать собственные частоты и формы рамы ВЭУ
  3. Повторить 1 и 2 пункт с более мелким и с более крупным конечно-элементной моделью
Уравнение для нахождения собственных частот и форм


 









Подготовка и расчет модели в Femap

   Подготовка модели и расчет состоит из следующих пунктов:

  1. Объеденение точек. Это можно сделать выбрав Tools - Check - Coincident Points и при этом задав точность.
  2. Объеденить все плоскости в одно целое. Так как при импортировании все плоскости, из которых состоит сама рама считается отдельными частями. Исправляется через  Geometry - Surface - NonManifold Add
  3. Далее выбираем материал для рамы. Материалом было выбрано AISI 4340 Steel. Выбирается в Model - Material - Load
  4. Устанавливаем толщину для всех поверхностей 10мм и выбираем "Plate в Elem\Property type". выбирается это все в Model - Property.
  5. Далее мы устанавливаем размер для конечно-элементной сетки. Размер выбирал по правилу, что на толщину самого маленького элемента для получения достоверных результатов надо брать 2 линейных элемента. И исходя из этого правила был выбран размер в 5мм. Для более грубого расчета было выбрано в 7мм, а для более точного в 3мм. Все это устанавливается в Mesh - Mesh Control -Size on Surface
  6. Далее идет сама разбивка модели на конечно-элементную сетку. Разбиваем нажатием на Mesh - Geometry - Surface и в разделе "Property" выбираем "Plate Property". 
  7. И последнее это сам расчет на собственные частоты и формы. Для этого мы переходим к выбору анализа в Model - Analysis. Создаем новый анализ и в пункте "Analysis Program" выбираем "Nx Nastran" , а также в пункте "Analysis Type" выбираем "Normal Modes/Eigenvalue". Теперь запускаем анализ модели.
 По окончании расчета мы можем ознакомится с результатами. Сами результаты расчета и конечно-элементные сетки вы сможете увидеть ниже.

Используем размер в 5мм для КЭ сетки 

КЭ сетка

Результаты расчетов на собственные частоты и формы
     Первые 6 результатов это частоты для 6 степеней свободы и поэтому они нам не важны. Важными для нас являются последние 4 частоты. 

      Результаты :
  1. 0.0589873 Hz
  2. 0.0253067 Hz
  3. 0.00580221 Hz
  4. 0.0092132 Hz
  5. 0.0145744 Hz
  6. 0.0217439 Hz
  7. 15010.25 Hz
  8. 27300.78 Hz
  9. 38375.5 Hz
  10. 44130.16 Hz




Используем размер в 7мм для КЭ сетки

КЭ сетка

Результаты расчетов на собственные частоты и формы
      Результаты:
  1. 0.0858971 Hz
  2. 0.0237885 Hz
  3. 0.00726382 Hz
  4. 0.00937578 Hz
  5. 0.0138254 Hz
  6. 0.0234206 Hz
  7. 15053.52 Hz
  8. 27364.3 Hz
  9. 38505.04 Hz
  10. 44435.83 Hz
Используем размер в 3мм для КЭ сетки

КЭ сетка



Результаты расчетов на собственные частоты и формы
     Результаты:
  1. 0.0319846 Hz
  2. 0.0225748 Hz
  3. 0.0146427 Hz
  4. 0.00765859 Hz
  5. 0.0176219 Hz
  6. 0.0268003 Hz
  7. 14897.82 Hz
  8. 27238.26 Hz
  9. 38179.54 Hz
  10. 43884.53 Hz
Посмотреть на анимацию для каждой частоты для расчета 3мм можете посмотреть в видео ниже.


video



Это все. Спасибо за внимание.

Комментариев нет:

Отправить комментарий