SolidWorks Simulation. Инженерный анализ для профессионалов: задачи, методы, рекомендации (1500,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

УДК [62-112+624.01]:004.9SolidWorks Simulation ББК 30.4с515 А60 Алямовский А. А. А60 SolidWorks Simulation. Инженерный анализ для профессионалов: задачи, методы, рекомендации. – М.: ДМК Пресс, 2015. – 562 с.: ил. ISBN 978-5-97060-140-2 Книга развивает тему практического использования инструментов инженерного анализа SolidWorks для решения задач прочности, устойчивости, динамики, механики композитов, гидродинамики и теплопередачи. Подобраны актуальные примеры, потребовавшие использования большей части функционала программ, а также разработки специфических приёмов. Изложение ведётся последовательно: постановка задачи, подготовка геометрической модели, её преобразование в расчётную, наложение граничных и контактных условий, получение рациональной сетки, настройка вычислительного процесса, анализ и интерпретация результатов, выводы и рекомендации. Все этапы сопровождаются комментариями, описывающими мотивацию действий автора, анализируются разнообразные подходы к решению, как методические, так и технические. Некоторые задачи решаются с использованием нормативной базы, регламентирующей соответствующие эксперименты. Результатом являются расчётные модели и методы их использования, воспроизводящие эти эксперименты. В первую очередь книга предназначена для практикующих инженеров, занимающихся расчётами профессионально или эпизодически. Также она будет полезна преподавателям и студентам, чтобы оценить перспективы овладения инструментами расчётов в среде SolidWorks. Те, кто занимается повышением квалификации на уровне аспирантуры, надеемся, найдут полезную информацию о том, как внести элементы исследования в обыденные, на первый взгляд, ситуации. На сайте издательства dmkpress.com содержатся цветные иллюстрации, которые будут полезны для анализа результатов расчётов, а также изрядная часть моделей, как в формате SolidWorks, так и eDrawings. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Алямовский А. А., 2014 ISBN 978-5-97060-140-2 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015

Стр.3

Оглавление Об авторе .....................................................8 Введение .....................................................9 Глава 1. SolidWorks Simulation – статика, параметрические расчёты, усталость и композиты ...............................................11 1.1. Параметрический анализ модели зажимного приспособления ...........................................................................12 1.1.1. Постановка задачи ..................................................................... 13 1.1.2. Расчётная модель ....................................................................... 13 1.1.3. Результаты статического анализа и их интерпретация ................ 20 1.1.4. Исследование отклика соединения на изменение крутящего момента .............................................................................................. 22 1.1.5. Выводы ...................................................................................... 30 1.2. Прочностной расчёт сосуда с учётом объёмного расширения содержимого, имитирующего фазовый переход .......31 1.2.1. Постановка задачи ..................................................................... 31 1.2.2. Расчётная модель ....................................................................... 32 1.2.3. Результаты и их интерпретация ................................................. 42 1.2.5. Выводы ...................................................................................... 46 1.3. Прочность горизонтальной ёмкости в грунте ..........................47 1.3.1. Постановка задачи ..................................................................... 47 1.3.2. Подбор эквивалентной упругой среды, моделирующей нелинейную сыпучую среду ................................................................. 49 1.3.3. Пространственная задача прочности и устойчивости ................. 61 1.3.4. Выводы ...................................................................................... 71 1.4. Построение диаграммы свинчивания резьбовых соединений труб ...........................................................................71 1.4.1. Постановка задачи ..................................................................... 71 1.4.2. Расчётная модель ....................................................................... 73 1.4.3. Результаты для крутящего момента 2500 Н·м ............................. 77 1.4.4. Исследование отклика соединения на изменение крутящего момента .............................................................................................. 80 1.4.5. Анализ возможности использования симметрии ........................ 83

Стр.4

4 Оглавление 1.4.6. Выводы ...................................................................................... 86 1.5. Расчёт жёсткости трёхлистовой рессоры ...............................86 1.5.1. Постановка задачи ..................................................................... 86 1.5.2. Расчетная модель ...................................................................... 88 1.5.3. Результаты и их интерпретация .................................................. 96 1.5.4. Выводы .................................................................................... 104 1.5.5. Корректировка модели применительно к версии 2014 года ...... 105 1.5.6. Многоцикловая усталость рессоры .......................................... 112 1.5.7. Построение геометрической модели листов рессоры .............. 117 1.6. Многоцикловая усталость вала мешалки ..............................123 1.6.1. Постановка задачи ................................................................... 123 1.6.2. Расчётная модель и результаты статического анализа ............. 125 1.6.3. Расчётная модель и результаты многоцикловой усталости ....... 133 1.6.4. Результаты усталостного расчёта модифицированной конструкции ....................................................................................... 140 1.6.5. Выводы .................................................................................... 142 1.7. Прочность перфорированных конструкций ...........................142 1.7.1. Постановка задачи ................................................................... 143 1.7.2. Отработка упрощений расчётной модели ................................. 144 1.7.3. Расчётная модель ..................................................................... 158 1.7.4. Выводы .................................................................................... 171 1.8. Расчёт эффективных характеристик жёсткости сотового заполнителя ...............................................................................172 1.8.1. Постановка задачи ................................................................... 172 1.8.2. Выбор расчётной модели ......................................................... 173 1.8.3. Прогнозирование свойств в различных направлениях .............. 175 1.8.4. Результаты по совокупности упругих характеристик ................. 187 1.9. Моделирование многослойных композитных конструкций с сотовым заполнителем ............................................................187 1.9.1. Постановка задачи ................................................................... 188 1.9.2. Выбор рациональной модели ................................................... 190 1.9.3. Эффективные характеристики сот ............................................ 191 1.9.4. Расчётная модель при действии силы тяжести и избыточного давления .................................................................... 191 1.9.5. Расчётная модель при действии силы тяжести и локальных нагрузок ......................................................................... 198 1.9.6. Выводы .................................................................................... 205 1.10. Расчёт объектов на гибком подвесе ...................................205 1.10.1. Постановка задачи ................................................................. 205 1.10.2. Расчётная модель для симметричной системы ....................... 205

Стр.5

Оглавление 5 1.10.3. Результаты для несимметричных систем ............................... 214 1.10.4. Выводы .................................................................................. 223 1.11. Прочность и жёсткость композитной рамки на подвесе с нагружением податливыми объектами ..........................................224 1.11.1. Постановка задачи ................................................................. 224 1.11.2. Выбор расчётной схемы ......................................................... 226 1.11.3. Геометрическая модель .......................................................... 227 1.11.4. Расчётная модель ................................................................... 228 1.11.5. Результаты и их интерпретация .............................................. 234 1.11.6. Выводы .................................................................................. 237 1.12. Жёсткость и прочность автомобильного прицепа-цистерны ......................................................................238 1.12.1. Постановка задачи ................................................................. 240 1.12.2. Построение расчётной геометрической модели ..................... 240 1.12.3. Построение расчётной модели ............................................... 251 1.12.4. Приведение расчётной массы к реальной ............................... 260 1.12.5. Результаты и их интерпретация .............................................. 263 1.12.6. Выводы .................................................................................. 270 1.13. Устойчивость тонкостенной сборной стойки .......................272 1.13.1. Постановка задачи ................................................................. 272 1.13.2. Расчётная модель ................................................................... 274 1.13.3. Результаты для линейной модели .......................................... 279 1.13.4. Результаты для нелинейной модели ....................................... 281 1.13.5. Выводы .................................................................................. 286 Глава 2. SolidWorks Simulation – резонанс и динамика ............................................... 289 2.1. Расчёт резонансных характеристик антенны ........................290 2.1.1. Постановка задачи ................................................................... 291 2.1.2. Подготовка эффективной модели подшипников ....................... 294 2.1.3. Подготовка эффективной модели привода ............................... 307 2.1.4. Расчётная модель антенны ....................................................... 311 2.1.5. Вычислительная модель ........................................................... 323 2.1.6. Результаты и их интерпретация ................................................ 331 2.1.7. Выводы .................................................................................... 335 2.2. Прочность и собственные частоты шиберной задвижки .......336 2.2.1. Постановка задачи ................................................................... 336 2.2.2. Расчётная модель для статики .................................................. 338 2.2.3. Результаты для статики ............................................................ 352 2.2.4. Особенности модели и результаты для закрытой задвижки ...... 356

Стр.6

6 Оглавление 2.2.5. Расчётная модель для собственных частот ............................... 357 2.2.6. Результаты для собственных частот ......................................... 363 2.2.7. Выводы .................................................................................... 365 2.3. Динамика светофора ...........................................................366 2.3.1. Постановка задачи ................................................................... 366 2.3.2. Расчётная модель и результаты для статического анализа ....... 367 2.3.3. Расчётная модель и результаты для собственных частот .......... 377 2.3.4. Расчётная модель и результаты для модального анализа ......... 381 2.3.5. Расчётная модель и результаты для гармонических колебаний ... 390 2.3.6. Выводы .................................................................................... 395 2.4. Динамические испытания аппаратуры .................................395 2.4.1. Постановка задачи ................................................................... 395 2.4.2. Расчётная модель ..................................................................... 397 2.4.3. Результаты и их интерпретация ................................................ 405 2.4.4. Анализ влияния параметров демпфировании и его модели на состояние системы ....................................................................... 413 2.4.4. Вибрационный анализ ............................................................. 416 2.4.5. Выводы .................................................................................... 419 Глава 3. SolidWorks Flow Simulation – гидрогазодинамика и теплопередача ........... 421 3.1. Исследование сопротивления теплопередаче оконного блока в тепловой камере ............................................................423 3.1.1. Постановка задачи ................................................................... 423 3.1.2. Методика реальных испытаний................................................. 424 3.1.3. Методика виртуальных испытаний ............................................ 428 3.1.4. Расчётная модель ..................................................................... 440 3.1.5. Результаты и их интерпретация ................................................ 448 3.1.6. Влияние условий эксперимента на состояние системы ............ 456 3.1.7. Оценка теплового сопротивления посредством модели без течения в SolidWorks Simulation .................................................... 458 3.1.8. Выводы .................................................................................... 462 3.2. Моделирование заполнения выработки продуктами сгорания .....................................................................................463 3.2.1. Постановка задачи ................................................................... 463 3.2.2. Расчётная модель ..................................................................... 464 3.2.3. Результаты и их интерпретация ............................................... 472 3.2.4. Оценка влияния настроек модели и вычислительного процесса на результат ....................................................................... 476 3.2.5. Выводы .................................................................................... 477

Стр.7

Оглавление 7 3.3. Расчёт параметров перетока воды между ванными градирни самотёком ...................................................................478 3.3.1. Постановка задачи ................................................................... 478 3.3.2. Расчётная модель ..................................................................... 479 3.3.3. Результаты и их интерпретация ................................................ 481 3.3.4. Параметрический анализ зависимости расхода от разницы уровней ............................................................................................. 483 3.3.5. Выводы и перспективы ............................................................. 487 3.4. Тепловой расчёт модуля с гофрированными теплообменниками .....................................................................487 3.4.1. Постановка задачи ................................................................... 488 3.4.2. Стратегия решения задачи и упрощения геометрической модели .............................................................................................. 489 3.4.3. Построение модели гофрированного теплообменника как виртуальной пористой среды ....................................................... 491 3.4.4. Расчётная модель для одного модуля – сравнение моделей ..... 507 3.4.5. Расчётная модель для всей конструкции .................................. 512 3.4.6. Выводы .................................................................................... 517 3.5. Гидравлический расчёт трёхступенчатого центробежного насоса ........................................................................................518 3.5.1. Постановка задачи ................................................................... 518 3.5.2. Расчётная модель ..................................................................... 520 3.5.3. Результаты для модели без кавитации ...................................... 536 3.5.4. Выводы .................................................................................... 539 3.6. Аэродинамические характеристики радиального вентилятора ................................................................................540 3.6.1. Постановка задачи ................................................................... 540 3.6.2. Расчётная модель ..................................................................... 541 3.6.3. Результаты и их интерпретация ................................................ 556 3.6.4. Выводы и перспективы ............................................................. 559

Стр.8