Анализ модели под воздействием термических нагрузок

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Постановка задачи

Задачей данного курсового проекта является анализ модели «Стойка» под воздействием термических нагрузок.

Необходимо выполнить следующие задачи:

– построить модель, представленную на рисунке 1.1;

– построить сетку разбиения, приложить ограничения и нагрузки;

– выполнить тепловые анализы нагрева модели «Стойка» в SolidWorks Simulation, сравнить полученные результаты;

– выполнить тепловые анализы остывания нагретой модели «Стойка» в SolidWorks Simulation, сравнить полученные результаты;

– провести анализ используемых материалов;

– сделать общие выводы по работе.

Рисунок 1.1 – Чертеж модели «Стойка»

1.2 Метод конечных элементов для решения задач

При проектировании машин, строительных конструкций, технологических процессов в научных исследованиях сегодня широко применяются программные комплексы компьютерного инженерного анализа (САЕ), основанные на методе конечных элементов (МКЭ). Они позволяют численно решать самые разнообразные задачи из таких областей физики, как механика твёрдого деформируемого тела, механика жидкости и газа, теплопередача, электродинамика.

Метод конечных элементов (МКЭ) – это метод приближённого численного решения физических задач. В его основе лежат две главные идеи: дискретизация исследуемого объекта на конечное множество элементов и кусочно-элементная аппроксимация исследуемых функций [2].

Основные этапы решения задач с применением МКЭ:

— построение геометрической модели;

— создание сетки конечных элементов;

— моделирование граничных условий;

— численное решение системы уравнений

— анализ результатов.

Метод конечных элементов (МКЭ) в настоящее время является стандартом при решении задач механики твердого тела посредством численных алгоритмов. МКЭ занял лидирующее положение благодаря возможности моделировать широкий круг объектов и явлений. Абсолютное большинство конструктивных элементов, узлов и конструкций, изготовленных из самых разнообразных материалов, имеющих различную природу могут быть рассчитаны посредством МКЭ. При этом, разумеется, нужно учитывать неизбежные при любой численной аппроксимации условности и погрешности [3].

1.3 Программный пакет SolidWorks Simulation

Возможность анализа модели как детали в рабочих условиях — одно из главных преимуществ инструмента проектирования SolidWorks. Знание основ SolidWorks Simulation поможет инженеру спрогнозировать поведение его детали при реальных нагрузках, а главное, поможет снижать массу изделия без потери прочности.

SolidWorks Simulation – это система анализа конструкций, полностью интегрированная с SolidWorks. SolidWorks Simulation обеспечивает анализ напряжения, потери устойчивости, оптимизации, а также частотный и термический анализ на одном экране. Оснащенный быстрыми решающими программами, SolidWorks Simulation дает возможность быстро решать большие задачи, используя ваш персональный компьютер. SolidWorks Simulation поставляется несколькими пакетами для удовлетворения ваших аналитических потребностей [4].

SolidWorks Simulation укорачивает время сбыта, экономя время и усилия при поиске оптимального решения.

Основные направления развития SolidWorks Simulation (бывший COSMOSWorks) — создание и развитие виртуальных сущностей, призванных упростить построение расчетных моделей сложных систем при сохранении удобного интерфейса. В частности, это касается задач, где необходим анализ систем, содержащих конструктивные элементы в виде тел, оболочек и балок с разнообразными соединениями и неканоническими условиями нагружения. Кроме того,