Журналов:     Статей:        

Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2015; : 26-36

Численный анализ напряженно-деформированного состояния рационального варианта шторки электротехнического прибора

Гаврюшина Н. Т.

Аннотация

Для разработки рационального варианта конструкции в среде конечно-элементного комплекса ANSYS 10.0 была создана параметрическая модель и проведен численный анализ напряженно-деформированного состояния шторки электротехнического прибора. В качестве исполнительных элементов конструкции используются консольные балки, деформируемые в условиях больших перемещений и ползучести. Снижение уровня напряжений до приемлемого уровня достигается путем применения прогрессирующего контакта балок с опорной поверхностью. В силу сложности поставленной проблемы, заключающейся в необходимости решения геометрически и физически нелинейной задачи с учетом контактного взаимодействия для численного анализа и расчета напряженно-деформированного состояния конструкции применен метод конечных элементов. В результате решения для улучшения конструкции можно использовать материал с более высокими релаксационными свойствами, минимизировать поперечный размер балки в пределах технологических возможностей, профилировать размеры балки по длине с целью снижения и более равномерного распределения деформаций, увеличить расстояние от заделки балки до упора, ограничить величину максимальных деформаций путем введения опорной контактной поверхности. В результате использования этих рекомендаций предложен вариант рациональной конструкции.
Список литературы

1. Гаврюшина Н.Т. Расчет и проектирование защитной шторки электротехнического прибора // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 3 . С. 282-295. DOI:10.7463/0315.0760703

2. Хостаформ. Ацетальный сополимер (ПОМ). Тикона ГмбХ, Европейский технический центр Д-65926, Франкфурт-на-Майне, май 2001. 89 с

3. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 592 с

4. Гаврюшин С.С., Барышникова О.О., Борискин О.Ф. Численный анализ элементов конструкций машин и приборов. M.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 479 c

5. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2003. 272 с

6. Колтунов М.А., Майборода В.П., Зубчанинов В.Г. Прочностные расчеты изделий из полимерных материалов. М.: Машиностроение, 1983. 239 с

7. Гаврюшин С.С., Макмиллан А., Подкопаева А.С. Синтез микроактюатора дискретного действия по заданным функциональным параметрам // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2014. № 1 . С. 55-60

8. Гаврюшин С.С. Численное моделирование процессов нелинейного деформирования тонких упругих оболочек // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 1. С . 115-130

9. Антонец И.В., Терешенок А.П. Методы расчета и моделирования упругих элементов: учеб. пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2013. 121 с

10. Гаврюшина Н.Т., Непочатов А.В., Годзиковский В.А. Расчет мембранного упругого элемента тензорезисторного датчика силы параметрам // Известия ВУЗов. Машиностроение . 2014. № 1. С . 55-60

11. Stefanescu D.M. Handbook of force transducers. Principles and components. Springer Berlin Heidelberg , 2011. 612 p. DOI:10.1007/978-3-642-18296-9

12. Zienkiewicz O.C., Taylor R.I. The Finite Element Method. Volume 1: The Basis. 5th edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. 306 p

13. Structural Analysis. Report No. CAE-2006-086-S. Ticona, Celanese, 2006. 14 p

Machines and Plants: Design and Exploiting. 2015; : 26-36

Численный анализ напряженно-деформированного состояния рационального варианта шторки электротехнического прибора

Abstract

Для разработки рационального варианта конструкции в среде конечно-элементного комплекса ANSYS 10.0 была создана параметрическая модель и проведен численный анализ напряженно-деформированного состояния шторки электротехнического прибора. В качестве исполнительных элементов конструкции используются консольные балки, деформируемые в условиях больших перемещений и ползучести. Снижение уровня напряжений до приемлемого уровня достигается путем применения прогрессирующего контакта балок с опорной поверхностью. В силу сложности поставленной проблемы, заключающейся в необходимости решения геометрически и физически нелинейной задачи с учетом контактного взаимодействия для численного анализа и расчета напряженно-деформированного состояния конструкции применен метод конечных элементов. В результате решения для улучшения конструкции можно использовать материал с более высокими релаксационными свойствами, минимизировать поперечный размер балки в пределах технологических возможностей, профилировать размеры балки по длине с целью снижения и более равномерного распределения деформаций, увеличить расстояние от заделки балки до упора, ограничить величину максимальных деформаций путем введения опорной контактной поверхности. В результате использования этих рекомендаций предложен вариант рациональной конструкции.
References

1. Gavryushina N.T. Raschet i proektirovanie zashchitnoi shtorki elektrotekhnicheskogo pribora // Nauka i Obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2015. № 3 . S. 282-295. DOI:10.7463/0315.0760703

2. Khostaform. Atsetal'nyi sopolimer (POM). Tikona GmbKh, Evropeiskii tekhnicheskii tsentr D-65926, Frankfurt-na-Maine, mai 2001. 89 s

3. Feodos'ev V.I. Soprotivlenie materialov. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2007. 592 s

4. Gavryushin S.S., Baryshnikova O.O., Boriskin O.F. Chislennyi analiz elementov konstruktsii mashin i priborov. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2014. 479 c

5. Kaplun A.B., Morozov E.M., Olfer'eva M.A. ANSYS v rukakh inzhenera: Prakticheskoe rukovodstvo. M.: Editorial URSS, 2003. 272 s

6. Koltunov M.A., Maiboroda V.P., Zubchaninov V.G. Prochnostnye raschety izdelii iz polimernykh materialov. M.: Mashinostroenie, 1983. 239 s

7. Gavryushin S.S., Makmillan A., Podkopaeva A.S. Sintez mikroaktyuatora diskretnogo deistviya po zadannym funktsional'nym parametram // Izvestiya VUZov. Mashinostroenie. 2014. № 1 . S. 55-60

8. Gavryushin S.S. Chislennoe modelirovanie protsessov nelineinogo deformirovaniya tonkikh uprugikh obolochek // Matematicheskoe modelirovanie i chislennye metody. 2014. № 1. S . 115-130

9. Antonets I.V., Tereshenok A.P. Metody rascheta i modelirovaniya uprugikh elementov: ucheb. posobie. Ul'yanovsk: UlGTU, 2013. 121 s

10. Gavryushina N.T., Nepochatov A.V., Godzikovskii V.A. Raschet membrannogo uprugogo elementa tenzorezistornogo datchika sily parametram // Izvestiya VUZov. Mashinostroenie . 2014. № 1. S . 55-60

11. Stefanescu D.M. Handbook of force transducers. Principles and components. Springer Berlin Heidelberg , 2011. 612 p. DOI:10.1007/978-3-642-18296-9

12. Zienkiewicz O.C., Taylor R.I. The Finite Element Method. Volume 1: The Basis. 5th edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. 306 p

13. Structural Analysis. Report No. CAE-2006-086-S. Ticona, Celanese, 2006. 14 p