1.5 Формирование нагрузок и граничных условий

Производится нагружение диска температурой в зависимости от радиуса с помощью команд APDL. В реальности распределение температур по радиусу диска имеет характер параболы. Именно такой закон необходимо задавать. Ниже, в качестве примера, производится нагружение по линейному закону.

Рисунок 22 - График изменения температуры по радиусу диска

При линейном законе распределения температура в любой точке диска равна сумме постоянной составляющей (300 градусов) плюс координата по оси X, умноженная на тангенс угла альфа. Одним катетом является разница температур, а другим - разница координат. Получаем.

Для реализации нагружения в Ansys, согласно этому уравнению, следует воспользоваться цикломDO-ENDDO.

Шаг 1 – Узнается количество узлов в модели. В командную строку вводится *get, n_count, node, 0, count. Этой командой создается параметр n_count, равный числу узлов.

Шаг 2 – Задается цикл перебора, выполняемый n_count раз.

! Находим тангенс угла альфа. Деления на 1000 для перехода в СИ.

_tan=(T_obod-T_stup)/(r3/1000-r1/1000)

! Цикл от 1 до n_count

*do,i,1,n_count

! Производим нагружение I-того узла температурой

BF,i,TEMP,T_stup+(Nx(i)-r1/1000)*_tan

! Конец цикла

*enddo

Вам по приведенному примеру необходимо задать квадратичную зависимость температуры от радиуса расположения узла конечно-элементной модели. Причем, больший градиент температуры должен быть на периферии диска.

Выполнив цикл нагружения, отображаем температуры на диске в Utility Menu> PlotCtrls> Symbols.

Рисунок 23 – Отображение температуры

Рисунок 24 – Поля температур на диске

Модель нагружается угловой скоростью Main Menu> Solution> Apply> Other> Angular Velocity относительно оси диска – Y.

Рисунок 25 – Окно нагружения угловой скоростью

Производится закрепление диска в любой точке на ступице в осевом направлении (Y) -Main Menu> Solution> Constraints> Apply> On Keypoints.

На диск также действует контурная нагрузка, сила от немоделировавшихся лопаток и замковой части диска. Ее следует рассчитывать по учебнику Хронина. Рассчитанная нагрузка прикладывается в виде сил отрицательного давления на обод диска Main Menu> Solution> Apply> Pressure> On Lines.

Рисунок 26 - Давление от контурной нагрузки

Давление отображантся на линиях (Plot Lines) с помощьюUtility Menu> PlotCtrls> Symbols.