У дослідженні нелінійної статичної напруги розв’язок обчислюється за кілька кроків. У цьому підручнику навантаження тиском на балку прикладається поступово протягом 60 кроків, що дає змогу переглядати вплив навантаження з часом.

У цій діяльності ви

• Розв’язати дослідження

• Визначте, чи ймовірно, що балка зруйнується

• Визначте, коли коефіцієнт безпеки падає нижче 1

• Перегляньте результат напруги по фон Мізесу , щоб побачити, як змінюються напруги під час навантаження на опорну балку

• Перегляньте результат переміщення , щоб визначити, коли переміщення починає експоненціально збільшуватися.

  

  Модель опорної балки з застосованими обмеженнями та навантаженнями (ліворуч) і результатом коефіцієнта міцності за нелінійними статичними напругами (праворуч) .

передумови

• Дія 3 завершена.

Кроки

1. Розв’язати дослідження.

   1. Натисніть (Робоча область моделювання > вкладка «Налаштування» > панель «Розв’язання» > «Розв’язування») , щоб відкрити діалогове вікно «Розв’язування» .

      Примітка . Піктограма попередньої перевірки показує a зелена галочка, яка вказує на відсутність попереджень і модель готова до вирішення.

   2. Виберіть дослідження, яке потрібно вирішити.
   3. Натисніть «Розв’язати 1 дослідження» , щоб запустити аналіз і закрити діалогове вікно.

      Примітка : створення сітки та вирішення аналізу може зайняти кілька хвилин.

   4. Після завершення аналізу натисніть «Закрити» , щоб закрити діалогове вікно «Стан завдання» .

      Вкладка «Результати» відкривається автоматично, щоб ви могли переглянути результати.

2. Перегляньте результати коефіцієнта безпеки та визначте, чи ймовірно, що балка зруйнується під дією навантаження.

   1. Результат коефіцієнта безпеки на кроці 60 відображається під час першого завершення досліджуваного розчину. Однак, якщо ви повторно запустите рішення, після завершення збережеться останній переглянутий результат. За потреби виберіть Safety Factor зі спадного списку результатів біля легенди.

      

   2. Перетягніть повзунок вперед і назад, щоб побачити, як змінюється коефіцієнт міцності зі збільшенням навантаження. Навантаження лінійно зростає протягом усього моделювання зі швидкістю 5 кН на крок (5 кН * 60 кроків = 300 кН).

      Примітка . Мінімальний коефіцієнт безпеки становить приблизно 0,7, що вказує на те, що межа текучості матеріалу була значно перевищена. Крім того, значна частина контуру червона. Таким чином, напевно сталася остаточна деформація, і балці існує загроза зруйнування під дією навантаження.

3. Використовуйте графік тимчасових результатів , щоб визначити, коли коефіцієнт безпеки падає нижче 1,0.

   1. В області легенди графіка клацніть значок Піктограма двовимірної діаграми праворуч від повзунка кроку .

      Порада : натисніть і перетягніть рядок заголовка графіка тимчасових результатів , щоб перемістити вікно графіка. Крім того, ви можете клацнути та перетягнути нижній правий кут вікна, щоб змінити його розмір.

   2. Клацніть і перетягніть лінію маркера часу на графіку, щоб знайти точку, у якій коефіцієнт безпеки падає до 1,0.

      

      Зверніть увагу, що коефіцієнт безпеки перетинає 1,0 приблизно на 26-му кроці розрахунку. З цього спостереження ми можемо зробити висновок, що навантаження стає критичним приблизно при 43 відсотках прикладеного навантаження, або 130 кН:

      (Крок 26 / 60 кроків = 0,433 і 0,433 * 300 кН = 130 кН.)

   3. Натисніть Закрити , щоб закрити графік.

4. Перегляньте результат напруги за фон Мізесом , щоб побачити, як змінюються напруги під час навантаження на опорну балку.

   1. У розкривному списку виберіть результат Stress . Тип напруги за замовчуванням, що відображається, — Von Mises .
   2. Перетягніть кроковий повзунок, щоб побачити, як змінюються напруги під час навантаження на опорну балку.

      

   3. Натисніть на Піктограма 2D Plot для перегляду максимального напруження фон Мізеса протягом історії навантажень.

      

      Тут повзунок розташований так, щоб показати точку, з якої починається початкова текучість, яка становить приблизно 233,7 МПа для цього матеріалу.

      Зверніть увагу на нелінійний відгук променя. При збільшенні навантаження балка починає продаватися. Як тільки поступливість починається, швидкість збільшення стресу знижується. Під час цього процесу матеріал зміцнюється і фактично стає міцнішим. Якби ми просто запустили лінійне дослідження статичної напруги на балці, ми б побачили напругу на балці лише в кінці аналізу. Прогнозовані напруги будуть набагато більшими, оскільки передбачається, що матеріал залишиться на своїй пружній жорсткості (модуль Юнга).

      Порада : якщо ви подивитеся на основні властивості матеріалу, ви побачите, що межа текучості значно більша, ніж початкова межа текучості, показана в розширених (нелінійних) властивостях. Причина полягає в тому, що основна межа текучості є точкою, в якій жорсткість матеріалу відхиляється від лінійної поведінки на 0,2%. Це 0,2% зміщення є типовою основою для визначення межі текучості матеріалу. Нелінійна початкова межа текучості – це точка, в якій жорсткість починає відхилятися від модуля Юнга. Ви можете бачити, що нахил кривої напруги змінюється швидше, коли буде перевищено базову границю текучості (приблизно 345 МПа).

   4. Натисніть «Закрити» , щоб закрити 2D-графіку.

5. Перегляньте результат переміщення , щоб визначити, коли переміщення починає експоненціально збільшуватися.

   1. Виберіть результат Displacement зі спадного списку біля легенди.

      Загальний об’єм відображається за замовчуванням. На відміну від лінійних досліджень, для нелінійних досліджень за замовчуванням відображається справжня зміщена форма. Тобто викривлення не є перебільшеним (хоча ви можете вибрати це). Таким чином, зміщення виглядає менш серйозним, ніж те, що ви могли б звикнути бачити в аналізі лінійної статичної напруги. Нехай це не вводить вас в оману. Подивіться на фактичні цифри об’єму.

      

      Як і слід було очікувати, максимальне зміщення відбувається біля середини прольоту балки та на верхньому фланці, де прикладається навантаження.

   2. Натисніть на Піктограма 2D Plot для перегляду максимального загального переміщення протягом історії навантажень.

      

      Зверніть увагу, як зміщення починає експоненціально збільшуватися приблизно на 45-му кроці розрахунку. До кінця моделювання схил досить крутий. Напруження, що перевищують межу текучості, поширюються та проникають глибше, впливаючи на більшу кількість об’єму балки в ході дослідження. Таким чином, матеріал більше не в змозі витримувати прикладене навантаження. Очевидно, балка на межі обвалу.

Підсумок заняття 4

У цій діяльності ви

• Розв'язав дослідження
• Визначається ймовірність зруйнування балки
• Визначається, коли коефіцієнт безпеки падає нижче 1
• Переглянуто результат напруги за фон Мізесом , щоб побачити, як змінюються напруги під час навантаження на опорну балку
• Вивчено результат переміщення , щоб визначити, коли переміщення починає експоненціально збільшуватися.