Сравнение результатов прочностного расчета деталей в сборке и выполненных монолитно

Как показывает практика, большинство расчетных схем предполагает передачу силового взаимодействия от одной детали к другой посредством контакта. В программном комплексе MSC.visualNastran 4D эта задача решается несколькими путями, но суть заключается в следующем. Для каждого момента времени определяется взаимоположение деталей относительно друг друга, далее выполняется их "сшивание" – т.е. объединяются ближайшие узлы конечноэлементной сетки. Дальнейший расчет производится уже для объединенной детали.

Возникает вопрос: насколько корректно такая доработка модели и насколько отличаются результаты для объединенной таким образом сборки деталей и для детали, изначально выполненной монолитно.

Примером послужит сборка стопорящего устройства, состоящая из наконечника (на рис. 1 изображен зеленым полупрозрачным) и стопора. При выдвижении гильзы подпружиненный стопор фиксируется в отверстии гильзы. Таким образом, на стопор действует нагрузка от веса полезной нагрузки и веса самой гильзы.

Для двух выше представленных моделей определены одинаковые параметры расчета: Сила нагрузки F=5kH сила тяжести, закрепления по торцу и на посадочном диаметре. Кроме того, применены параметры наложения сетки по умолчанию, на поверхности, образующие опасное сечение наложены условия мелкой сетки размером 1,5 мм.

Устанавливаем параметры моделирования: КЭ-анализ с h-адаптивностью, максимальная ошибка 5%

Результат расчета: В результате за 4 итерации определенные напряжения для сборки деталей и монолита соответственно составили: 487МПа и 509 МПа; деформации 2,59 мкм и 2,54 мкм.

Разница в полученных результатах для напряжений 4,5% и деформаций 1,9% находится в заданном пределе максимальной ошибки.

Поскольку результаты расчета отличаются в пределах заданного допуска, применимы обе схемы проведения расчета.

У расчетной схемы сборки есть одно, но немаловажное преимущество: когда имеются результаты КЭ-анализа двух деталей – их можно просмотреть по-отдельности! Обычно максимальные напряжения возникают на внешней поверхности, но бывают и более сложные случаи или другие специфические требования.