انسیس 24

آموزش و اجرای پروژه های مهندسی با ANSYS

آخرین اخبار از نرم افزار انسیس


اجرای پروژه های تحلیلی صنعتی شما
اجرای پروژه های تحلیلی دانشجویی شما
تدریس خصوصی انسیس
12 سال تجربه در اجرای پروژه های نرم افزاری با انسیس

چندی پیش دوستان در سایت سوالات متعددی در رابطه با نحوه مدلسازی پیچ پرسیده بودند که لازم دیدم در این رابطه یک مقاله در سایت قرار دهم.در زیر به روشهای مختلف مدلسازی پیچها در انسیس اشاره شده است.

اتصالات پیچی عموماً جهت اتصال سازه های مکانیکی استفاده می­گردد. مدلسازی پیچ و مهره به کمک برنامه های مدسازی سه بعدی به روش المان محدود پیشنهاد خوبی نیست زیرا ریز جزییاتی که در پیچ و مهره وجود دارد باعث افزایش حجم و هزینه محاسبات می­گردد. بنابراین یافتن یک روش مناسب و کارآمد جهت مدلسازی پیچ و مهره ها می­تواند بسیار رضایت بخش باشد.

جهت مدلسازی پیچ و مهره ها موارد زیر بایستی درنظر گرفته شود:

  • آماده سازی هندسه : پیچ، مهره و سایر متعلقات
  • شبکه بندی: کمترین DOF   جهت ارایه بهتر نتایج ( شبکه مثلثی یا شش وجهی)
  • سطح تماس : انتقال بار و تنش
  • تعریف بار :
  • مرحله اول : تعریف کردن بار ظاهری پیچ و مهره
  • مرحله دوم: ثابت کردن بار ظاهری تعریف شده پیچ
  • مرحله سوم : تعریف کردن بار عملکرد کل سازه ( بار در حال کارکرد)

نوع آماده­ سازی هندسه مساله فاکتوری مهم و اساسی است که روی قسمت های بعدی روش مدلسازی شامل شبکه بندی ، اتصالات و تنظیمات تحلیل تاثیر می­گذارد. این سایت هشت روش مدلسازی پیچ و مهره در نرم افزار ANSYS 15.0  را به صورت خلاصه مورد بررسی قرار داده است. بدین جهت از یک مدل ساده فلنج با هشت پیچ و مهره استفاده شده است.

مدل شماره 1 پیچ و مهره :

  • همه رزوه های روی پیچ و مهره مدلسازی می شود.
  • صلبیت پیچ در این روش در صورتی که میزان شبکه بندی مناسب باشد ، نشان داده می­شود.
  • عموماً شبکه مثلثی در این روش مورد استفاده قرار می­گیرد، کیفیت المان ها در قسمت رزوه­ها بایستی به دقت بررسی شود که در این قسمت شبکه بندی مناسبی صورت گرفته باشد.
  • اتصال بین پیچ و مهره و فلنج و همچنین اتصال بین پیچ و فلنج به صورت اتصال غیر جوشی تعریف شده است.
  • مدل شماره 2 پیچ و مهره:
    • رزوه ها از پیچ و مهره حذف شده است.
    • حذف رزوه می­تواند روی صلبیت پیچ تحت بار اثر بگذارد.
    • مانند مدل اول از شبکه مثلثی استفاده می­گردد اما در محدوده رزوه شبکه بندی کمتری می­توان بدست آورد.
    • اتصال بین پیچ و مهره و فلنج و همچنین اتصال بین پیچ و فلنج به صورت اتصال غیر جوشی تعریف شده است.

مدل شماره 3 پیچ و مهره:

  • رزوه ها مانند مدل قبلی از پیچ و مهره حذف شده اند.
  • تکنیک New bolt Thread contact   جهت تعریف تماس بین پیچ و مهره در ANSYS 15.0  به کار گرفته می­شود.
  • این تکنیک تمامی خواص رزوه را تعریف می­کند در حالیکه هزینه های محاسباتی در این روش نسبت به روش اول ده برابر کمتر خواهد بود.
  • تماس بین پیچ و فلنج و پیچ و مهره در این روش به صورت اتصال با رفتار نامتقارن تعریف شده است.

مدل شماره 4 پیچ و مهره:

کنترل شبکه بهتری با استفاده از شبکه شش ضلعی در این روش وجود دارد.

  • تکنیک New bolt Thread contact   مانند روش قبلی جهت تعریف تماس بین پیچ و مهره در ANSYS 15.0  به کار گرفته می­شود( پیشنهاد می­گردد در دهانه عرض هر رزوه 4 المان در نظر گرفته شود)
  • تماس بین پیچ و فلنج و پیچ و مهره در این روش به صورت اتصال با رفتار نامتقارن تعریف شده است.

مدل شماره 5 پیچ و مهره:  

  • تعریف هندسه مساله مانند مدل شماره 4 پیچ و مهره می­باشد.
  • تماس رزوه های پیچ و مهره با سطح پیچ و مهره با یک اتصال استوانه ای جایگزین می­گردد.
  • از فرمان APDL جهت تعریف کردن مجدد اتصال به عنوان یک اتصال پیچی استفاده می­گردد.
  • تماس بین پیچ و فلنج به صورت پیوند با رفتار نامتقارن تعریف شده است.

مدل شماره 6 پیچ و مهره:

  • اتصال بین پیچ و مهره در این مدل مانند یک میله ای ساده سازی شده است.
  • سطوح استوانه ای روی دو فلنج بالایی و پایینی جهت شبیه­سازی سطوح تماس قرارداده می­شود.
  • از تماس پیوندی (MPC) جهت اتصال سطح تماس استوانه ای با انتهای جسم میله­ای استفاده شده است.
  • جسم میله­ای مانند یک المان میله شبکه بندی می­شود که منجر به کاهش چشم­گیر حجم مدل می­گردد.
  • بنابراین در این روش جزییات تنش تماسی پیچ و مهره قابل دسترسی نیست.

 

مدل شماره 7 پیچ و مهره:

اتصالات پیچ و مهره مانند روش قبلی به صورت یک میله ساده سازی می­شود.

از سطوح سیلندی برای فلنج استفاده نمی­شود.

اتصال پیوندی (MPC) جهت تعریف تماس بین انتهای جسم میله­ای و گوشه­های حفره استوانه­ای شکل پیچ استفاده می­گردد.

شعاع پین بال بایستی آنقدر بزرگ باشد تا لبه های استوانه­ای حفره را در برگیرد.

مانند مدل قبلی جزییات تنش تماسی بین پیچ و مهره قابل دسترسی نمی­باشد.

مدل شماره 8 پیچ و مهره:

از روش جسم-جسم / اتصال میله ای (Body-Body / Beam Connector) جهت شبیه سازی اتصال پیچ و مهره استفاده می­شود و تعریف هندسه پیچ و مهره مورد نیاز نیست.

یک میله با 188 المان بین دو هندسه متحرک ایجاد می­گردد.

محدوده لبه یا سطح حفره­های پیچ روی فلنج جهت ایجاد میله اتصال در نظر ­گرفته می­شود.

این روش به صورت مستقیم نمی­تواند از نیروی پیش­بار پیچ استفاده کند. دستور APDL  بایستی جهت تعریف تنش/ کرنش اولیه که به پیچ القا می­شود مورد استفاده قرار گیرد.

 

اعمال پیش بار روی پیچ

در این مثال پیش بار 500 نیوتونی روی پیچ در تمامی مدل­ها به جز مدل پیچ شماره 8 اعمال می­گردد.سطح ساق پیچ در( مدل های پیچ صلب) و لبه پیچ (در مدل های پیچ میله ای) را انتخاب کنید.

دو مرحله بارگذاری مورد­نیاز است : مرحله اول جهت اعمال پیش­بار و مرحله دوم جهت ثابت کردن نیروی پیچ.

نمایش نتایج :

صرف نظر از روش مورد استفاده در مدلسازی پیچ و مهره ها فلنج بالایی تغییر شکل نمی­دهد.

تغییر شکل کلی به صورت متقارن بوده که این مساله به روشی که به کارگرفته می­شود ارتباط ندارد.

پنج مدل اول مدلسازی پیچ و مهره (هندسه صلب) تنش یکسانی روی ساق پیچ در حدود 25 MPa ( ) را پیش­بینی کردند که اختلاف کمتر از سه درصد است.

برای مدل­هایی که پیچ و مهره به عنوان یک جسم میله ای در نظر­گرفته می­شود تنش در ساق پیچ حدود 25.5 MPa پیش­بینی می­گردد( با استفاده از قسمت Beam Tools  نرم­افزار)

در اتصال میله ای از دستور APDL جهت پردازش نهایی نتایج تنش استفاده می­شود و عدد بدست آمده حدود 25.4 Mpa  می­باشد.

در نتیجه کاربر قبل از انتخاب روش مورد استفاده بایستی مساله را به دقت مورد بررسی قرار ده. به طور کلی در صورتی که فقط رفتار کلی مجموعه پیچ و مهره مهم باشد و نیازی به تحلیل دقیق تنش در اتصالات پیچ و مهره نداشته باشیم روش جسم میله ای­/اتصال میله ای انتخاب بهتری است که می­توان حجم مدل را به طور چشم­گیری کاهش دهد.

اگر شما نیاز به دانستن شرایط تنش تماسی بین پیچ و مهره و فلنج دارید مدل­های صلب پیشنهاد می­گردد، البته در این مدل­ها آماده سازی های بیشتری در مورد هندسه و کنترل شبکه مورد نیاز است. روش رزوه پیچ و مهره در ANSYS 15.0  جهت کاهش حجم مدل و زمان محاسبات پیشنهاد شده است. سایت­های دیگر می­تواند اطلاعات تکمیلی از جزییات بیشتر روش رزوه پیچ و مهره در ANSYS 15.0  ارائه دهد.

ارسال دیدگاه


فید مطالب