РАСЧЕТЫ МЕХАНИКИ И ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ


Подробнее об APM WinMachine

APM WinMachine

Разработка конструкций в  машиностроении,     приборостроении и других областях занятых  созданием  сложных инженерных систем это длительный процесс,  большую часть которого составляет процедура  проектирования.  Современное проектирование не возможно без глубокого инженерного анализа.

Под инженерным анализом (CAE Computer-aided engineeringпонимается выполнение комплекса расчетов конструкций с целью оценки их динамических характеристик, прочности, надежности и оптимальности. Глубокий и комплексный анализ необходим как при подготовке конструкторской документации, так и для моделирования технологических процессов. Поскольку современные компьютерные технологии способны  моделировать функционирование любых конструкций и анализировать их поведение уже на этапе подготовки проектных решений, то анализ возможных модификаций позволяет выбрать наиболее эффективное конструкторское предложение, что  позволяет свести к минимуму дорогостоящие испытания опытных образцов либо полностью отказаться от таких испытаний.

Вычислительные возможности современной компьютерной техники позволяют эффективно решать весь комплекс задач, необходимых для выполнения инженерного анализа при наличии современных и совершенных программных систем. Такое программное обеспечение анализа должно позволять:

  •        использовать мировой и отечественный опыт, заложенный в ее расчетном разделе;
  •        использовать отечественные и мировые базы данных стандартных изделий;
  •        уменьшить вероятность появления ошибок при выполнении расчетов;
  •        повысить производительность труда конструкторов и технологов;
  •        уменьшить зависимость результатов расчетно-конструкторских работ от квалификации выполняющих их сотрудников;
  •        обеспечить защиту проектируемого оборудования от несанкционированного  копирования технической документации; 
  •        оптимизировать конструктивные решения при производстве оборудования, приборов, всевозможных конструкций и иных промышленных изделий с целью уменьшения их стоимости и с целью выпуска продукции, конкурентоспособной по отношению к наилучшим мировым аналогам.

 

Описание: вал
 

С целью выполнения комплексного инженерного анализа механического оборудования и конструкций компания НТЦ АПМ  разработала CAD/CAE систему APM WinMachine. При этом для анализа типовых деталей и узлов можно использовать инженерные методы,  основанные на аналитических решениях, а для общего класса задач можно использовать численные решения, основанные на использовании методы конечных элементов.

 

 

 

 

 

Проектирование механизмов и деталей машин

С помощью системы APM WinMachine, используя инженерные решения,  можно:

  • выполнять проектировочные и проверочные расчеты механических передач вращения с получением полной геометрии, определением допусков и параметров контроля, а также с автоматической генерацией деталировочных чертежей;
  • проводить проверочный расчет валов и осей (статический и усталостный расчеты, расчет динамических характеристик вала) с последующей визуализацией результатов в виде графиков и таблиц, а также с автоматической генерацией чертежа спроектированного вала;
  • решать задачи проектирования подшипниковых узлов качения и скольжения с определением основных параметров работы; автоматизировать проектирование привода вращательного движения произвольной структуры с генерацией чертежей отдельных деталей и созданием сборочного чертежа;
  • рассчитывать упругие элементы машин, выполняя проектировочные и проверочные расчеты, а также расчеты подбора стандартных пружин с последующей автоматической генерацией деталировочных чертежей;
  • выполнять проверочные расчеты передач поступательного движения;
  • проектировать кулачковые механизмы с поступательным или коромысловым толкателями при вводе произвольной функции работы механизма с получением профиля кулачка и анимацией работы, а также с автоматической генерацией чертежей;
  • проводить кинематический и динамический анализ рычажных механизмов с получением графиков траекторий, скоростей, ускорений, силовых факторов, а также с анимацией работы механизма.

 

Проектирование соединений по инженерным методикам

Инструменты проектирования соединений системы APM WinMachine предназначены для:

  • Описание: болтовое соединениепроектирования и расчета групповых резьбовых и заклепочных соединений, сварных соединений, соединений деталей тел вращения;
  • проведения проектировочных и проверочных расчетов при постоянных и переменных режимах нагружения согласно нормам ГОСТ и СНиП;
  • определения оптимальных геометрических параметров соединений;
  • выдачи подробного текстового отчета с цветными картами результатов.

 

 

Анализ прочности в системе APM WinMachine выполняется в модуле APMStructure3D методом конечных элементов,  в котором реализованы:

 

1.     Инструменты для геометрического моделирования конструктивных элементов, деталей и сборок либо инструменты чтения сторонней геометрии (обмена файлами).

2.     Автоматический генератор конечно-элементной сетки с постоянным и адаптивным шагами, а также интерактивная среда полуавтоматической генерации конечных элементов с возможностью «ручной» модификации ее плотности и геометрии.

3.     Среда  задания силовых  факторов, свойств материалов, условий закрепления и т.п.

4.     Расчетный модуль, реализующий все виды  необходимых расчетов.

5.     Постпроцессор для визуализации и сохранения результатов и механизмы анимации.

В основе выполнения всего комплекса расчетов лежит математическое ядро, возможности которого включают:

 Линейные решения

  • Расчет напряженно-деформированного состояния (статический расчет).
  • Расчет критических сил и форм потери устойчивости (определение критических сил для любой из рассчитанных форм).
  • Расчет температурных полей  для стационарных и  нестационарных режимов теплопередачи и теплообмена  тепловыделением, конвекцией, лучистым теплообменомс учётом видимости и затенения поверхностей.
  • Расчет термоупругости при механическом и температурном воздействиях в статическом и нестатическом состояниях.

 

Нелинейные  решения в области малых и больших деформаций

  • Расчет напряженно-деформированного состояния с учетом геометрической и физической нелинейности.
  • Расчет напряженно-деформированного состояния для случая контактного взаимодействия деталей.

 

Динамический анализ

  • Определение частот и форм собственных колебаний в заданных пределах, в том числе и с предварительным напряжением.
  • Расчет вынужденных колебаний – определение поведения системы при заданных законах изменения вынуждающих силовых факторов от времени с анимацией колебательного процесса.
  • Расчет усталостной прочности.
  • Расчет на вибрацию оснований.
  • Расчет при сейсмическом воздействии. 
  • Расчет положений, кинематических, динамических и силовых характеристик кинематических пар и механизмов.

 

Типы конечных элементов

  •   Стержневые произвольных поперечных сечений.
  •   Гибкие элементы: канаты, тросовые и подобные им элементы односторонней и двусторонней жесткости.
  •   Пластинчатые и оболочечные: треугольные и четырехугольные;
  •   Твердотельные изопараметрические трехмерные первого порядка: 4-х узловые и 8-ми узловые;
  •   Твердотельные изопараметрические трехмерные высших порядков: 10-ти узловые и 20-ти узловые.
  •   Трубчатые.
  •   Специальные элементы (сосредоточенные массы, сосредоточенные моменты инерции, элементы абсолютной жесткости).

 

Типа материалов

  •   Изотропные.
  •   Анизотропные.
  •   Ортотропные.
  •   Многослойные.
  •   композиционные.

 

Типы конструктивных элементов

  •  Линейные: стержни, балки, рамы, фермы, нити.
  •  Тонкостенные плоские и пространственные: пластины и оболочки.
  •  Твердотельные: детали и сборки.
  •   Произвольная комбинация из набора конструктивных элементов.

 

Нагрузки и воздействия

  • Сосредоточенные силы и моменты (постоянные и произвольно переменные во времени).
  • Распределенные нагрузки по длине площади и объему (постоянные и произвольно переменные во времени).
  • Нагрузки, заданные линейным и/или угловым перемещением (постоянные и произвольно переменные во времени).
  • Снеговые, ветровые, сейсмические по СНиП, с учетом распределенных и сосредоточенных масс, линейных и вращательных степеней свободы.
  • Давление гидростатического типа.
  • Давление контактного типа.
  • Расчетные сочетания усилий (РСУ).
  • Центробежные (заданные линейным и/или угловым ускорением).
  • Гравитационные.
  • Температурные градиенты.
  • Параметры теплообмена и излучения.

 

Типы граничных условий

1)  при решении задач механики:

·       Абсолютно жесткие опоры и опоры с освобожденными связями.

·       Упругие опоры с двунаправленными  связями.

·       Упругие опоры с односторонними связями.

·       Закрепленные конструктивные элементы, частично освобожденные от связей. 

·       Контактные элементы;

·       Эксцентрично заданные силовые факторы.

 

2) при решении теплофизических задач необходимо:

·       Задание температурных значений.

·       Учет тепловыделения: линейного,  в объеме, по поверхности и в узловой точке.

·       Учет конвективного теплообмена на поверхности, по линии и в узловой точке.

·       Учет лучистого теплообмена между поверхностями с учетом видимости и затемнения.

 

Результатами расчетов являются:

 

  • Распределение эквивалентных напряжений и их составляющих, а также главных напряжений, как на внешней поверхности, так и в произвольном плоском сечении.
  • Распределение линейных, угловых и суммарных перемещений, как на внешней поверхности, так и в произвольном плоском сечении.
  • Распределение деформаций по элементам конструкций.
  • Карты распределения и эпюры внутренних силовых факторов (сил, моментов и их составляющих).
  • Распределение усилий в контактной зоне.
  • Коэффициент запаса устойчивости и формы потери устойчивости.
  • Распределение коэффициентов запаса и числа циклов по критерию усталостной прочности.
  • Распределение коэффициентов запаса по текучести и прочности по различным теориям прочности.
  • Распределение температурных полей и термонапряжений.
  • Координаты центра тяжести, объем, длина, площади поверхности и моменты инерции модели, а также моменты инерции, статические моменты и площади поперечных сечений конструктивных элементов.
  • Реакции в опорах и суммарные реакции, приведенные к центру тяжести модели конструкции. 
  • Анимационное представление полученных результатов.
  • Карты накопленной в единице объема внутренней энергии деформаций.

 

Расчеты выполняются в предварительно установленной системе единиц, удобной по мнению конкретного пользователя для задания исходных параметров и анализа полученных результатов. Помимо метрической, предусмотрена также  и дюймовая система единиц.

 

Многопроцессорная технология

Для решения большинства современных задач по оценке прочности пространственных конструкций необходимо в полной мере задействовать возможности компьютерной техники. Именно поэтому модули прочностного анализа системы APM WinMachine созданы и развиваются с поддержкой многопроцессорной технологии проведения вычислений.

 

APM WinMachine х64

Использование 64-разрядных версий позволяет:

·        ускорить процедуры расчёта до нескольких тысяч раз в зависимости от конкретной задачи;

·        решать задачи произвольной размерности, которая ограничивается только фактическим объемом оперативной памяти компьютера;

·        значительно ускорить процедуры работы с группой геометрических объектов при создании моделей.

 

© ООО НТЦ "АПМ" 2017. Все права защищены
Создание сайтов
Студия дизайна «Веб-Арена»