Расчет прочности стержня, круглой балки и прямоуг. балки

ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Курсовая работа состоит из трех разделов:
1. расчет прочности стержня при растяжении-сжатии;
2. расчет прочности балки круглого поперечного сечения при кручении;
3. расчет прочности балки прямоугольного поперечного сечения при прямом поперечном изгибе.
Задание к первому разделу: для стержня квадратного поперечного сечения со стороной a, испытывающего растяжение-сжатие (рис. 1) проверить выполнение условия прочности. Исходные данные приведены в таблице 1.

16
Аналогично задаем сосредоточенную силу в точке 3 (с учетом направления силы необходимо ввести отрицательное значение - 200000).
Для задания продольной распределенной нагрузки с интенсивностью q на участке стержня длиной l2, необходимо определить величину ее равнодействующей по формуле
.
Затем требуется определить величину силы, приходящейся на каждый узел участка балки длиной l2 по формуле
,
где n – число элементов на участке балки с распределенной нагрузкой (для рассматриваемой задачи n = 8).
В меню утилит (ANSYS ED Utility Menu) выбираем окно Select и команду Entities… (рис. 17).

Рис. 17 Рис. 18
Затем в открывшемся окне Select Entities в верхней строке необходимо выбрать Lines (рис. 18), после чего нажать OK. Далее курсором выбираем линию с распределенной нагрузкой и нажимаем OK в окне Select lines (рис. 19).

Рис. 19 Рис. 20
В меню утилит (ANSYS ED Utility Menu) выбираем окно Select затем команду Entities… (рис. 17). После этого в окне Select Entities в верхней строке требуется выбрать Nodes, во второй строке выбрать команду Attached to и поставить отметку в строке Lines, all (рис. 20), после чего нажать OK.
В меню Loads (препроцессор) последовательно выбираем Define Loads, Apply, Structural, Force/Moment, On Nodes (рис. 21). В окне Apply F/M on Nodes указываем Pick All. В появившемся окне Apply F/M on Nodes выбираем направление сил по оси Y и задаем значение силы 11428 (Н).
Рис. 21
Рис. 22
После задания распределенной нагрузки в меню Select необходимо выбрать команду Everything (рис. 23)
Рис. 23
3. Запускаем программу на автоматизированный расчет
Для этого в меню препроцессора Solution выбираем команду Solve, затем команду Current LS, нажимаем OK в окне Solve Current Load Step (рис. 24)
Рис. 24
После успешного расчета закрываем окно Note с сообщением Solution is done!
4. Просмотр и анализ результатов расчета
Для просмотра результатов расчета необходимо в главном меню (ANSYS Main Menu) открыть команды общего постпроцессора General Postproc (рис 25).
Рис. 25
4.1. Просмотр перемещений.
Для просмотра перемещений необходимо в списке команд общего постпроцессора (General Postproc) последовательно выбрать Plot Results, Contour Plot, Nodal Solu (рис. 26). Затем в появившемся окне Contour Nodal Solution Data выбрать команды Nodal Solution, DOF Solution, Y-Component of displacements (рис. 26).
Рис. 26
В графическом окне появится поле распределения перемещений по оси Y с указанием значения перемещений в метрах (рис. 27). Положительному значению перемещений соответствуют перемещения в направлении оси, в рассматриваемом примере это перемещения сжатия. Отрицательному значению перемещений соответствуют перемещения в отрицательном направлении оси. В рассматриваемом примере весь объем стержня находится в зоне отрицательных перемещений (рис. 27), следовательно, материал стержня испытывает деформации растяжения.
Рис. 27
4.2. Строим эпюру нормальной продольной силы Ny.
Для построения эпюры должны быть открыты команды общего постпроцессора General Postproc (рис 25).
Последовательно вводим в командной строке (рис. 28) команды:
ETABLE,FYI,SMISC,1
ETABLE,FYJ,SMISC,1
PLLS,FYI,FYJ
Рис. 28
Рис. 29
На рис. 29 показана эпюра продольной силы Ny.
4.3. Строим эпюру нормальных напряжений σy.
Для построения эпюры должны быть открыты команды общего постпроцессора General Postproc (рис 25).
Последовательно вводим в командной строке (аналогично пункту 4.2) команды:
ETABLE,SAXL,LS,1
PLLS,SAXL,SAXL
Рис. 30
На рис. 30 показана эпюра продольной силы σy.
5. Сравниваем результаты расчета в пакете ANSYS 10.0/ED c результатами расчета методом сечений
Эпюры нормальной продольной силы Ny и нормальных напряжений σy, построенные методом сечений (рис. 1), и эпюры, построенные методом конечных элементов в системе ANSYS, совпадают.
Построенная конечно-элементная модель может быть использована для расчетов прочности рассматриваемого стержня при других значения нагрузок. Для этого следует повторить расчеты, задав новые нагрузки в соответствии с пунктом 2.2. Проверка прочности проводится в соответствии с пунктами 7, 8, и 9 раздела 1.1.
36
1
2
3
l1
q
l2
l1
m
l2
M
q
M
l1
l2
σz (МПа)
Nz (кН)
12
20
0
0
2
+
120
200
0
0
20
+
z
z
l1
z
l1
Z1
I уч-к
Z2
l2
II уч-к
q
l2
q
z
z
z1
Рис. 2
z
l1
Рис. 3.
z2