МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕЩИН В ANSYS WORKBENCH НА ПРИМЕРЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЫ

Введение. Для научно-исследовательских работ часто необходимо проводить эксперименты. В большинстве случаев это занимает длительное время. Для упрощения задачи и экономии времени в ANSYS Workbench есть функция моделирования трещин. В данной статье на примере простой конструкции будет разобрано поэтапное моделирование трещины с последующим выводом и анализом полученных результатов.

Цель. Замоделировать трещину в ANSYS Workbench на примере металлической пластины с последующим выводом и визуализацией полученных результатов.

Решение любых задач в аналитической системе Static Structural состоит из нескольких этапов (Рисунок.1).

Рисунок 1. Основные этапы решения задач в системе Static Structural

Этап 1: Задание материала (Engineering Data). Необходимо выбрать материал, который в последующих действиях нужно назначить конструкции. В данной статье рассматриваем металлическую пластину, соответственно добавляем из стандартной библиотеки материал Structural Steel.

Рисунок. 2. Характеристики материала в ANSYS Workbench

Этап 2. Создание геометрии (Geometry). Основные геометрические характеристики указаны на (Рисунок 3), толщина пластины 2 мм.

Рисунок 3. Исходные данные для задания геометрии в ANSYS Workbench

Этап 3. Во вкладке модель (Model) назначаем конструкции ранее созданный материал (Рисунок 4).

Рисунок 4. Назначение материала конструкции в ANSYS Workbench

Далее необходимо создать сетку конечных элементов с помощью инструмента Mesh с шагом разбиения 0.5 мм. Грани, по которой в дальнейшем будем происходить разрушение, назначаем Named Selection. Далее создаем Nodal Named Selection. На базе Nodal Named Selection создаем разбиение грани. Во вкладке Type меняем Number of Divisions на Sphere of influence, выбираем грань (Рисунок 5) и нажимаем Apply, во вкладке Sphere Centre Global System меняем на Coordinate System, созданную и установленную на грань ранее, а Sphere radius – 1 мм, Element Size – 0.2 мм. Генерируем Mesh (Рисунок 6).

Рисунок 5. Выделеная грань в ANSYS Workbench

Рисунок 6. Разбиение пластины на конечные элементы с помощью инструмента Mesh

Далее задаем трещину с помощью инструмента Fracture – Pre-Meshed Crack. Scoping Method – Named Selection, выбираем Selection 2 (набор узлов на грани, по которой будет происходить разрушение), а также включаем Crack Faces Nodes и выбираем верхнюю и нижнюю плоскость, генерируя сетку узлов на них, параллельно включая их в функцию Pre-Meshed Crack (Рисунок 7).

Рисунок 7. Исходные данные для функции Pre-Meshed Crack

Следующий шаг: Fracture – SMART Crack Growth. Заполняем строки исходных данных в соответствии с рисунками ниже (Рисунок 8).

Рисунок 8. Crack в ANSYS Workbench

Вводим в расчетную модель необходимые граничные условия (Рисунок 9).

Рисунок 9. Граничные условия в ANSYS Workbench

Этап 4. Во вкладке Analysis Settings выставляем необходимое количество подшагов для более полной картины результатов (Рисунке 10).

Рисунок 10. Задание необходимого количество подшагов во вкладке Analysis Settings

Этап 5. Производится расчет модели.

Этап 6. Анализ полученных результатов (Рисунок 11).

Рисунок 11. Поэтапное раскрытие трещины в ANSYS Workbench

1. Мансурова А. Р. Применение программного комплекса ANSYS в компьютерном моделировании // Молодой ученый
2. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS: учеб.-метод. пособие: КГУ, 2002.
3. https://www.youtube.com/watch?v=FqMsWXGUPAQ&list=PL2SBCjiIRNXAgDfoPQdytC7iUwwdsssdi&index=1

Все статьи автора «Назарова Дарья Сергеевна»