Әож 004. 925. 8=512. 122 Г. С. Ақтаукенова, 2004



жүктеу 80.89 Kb.
Дата06.05.2019
өлшемі80.89 Kb.


ӘОЖ 004.925.8=512.122

© Г.С. Ақтаукенова, 2004






Автоматтындырылған бағдарламалық ANSYS кешенiн оқу үрдісінде қолдану





Г.С. Ақтаукенова, АӨТ кафедрасының аға оқытушысы

Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті






Нақты құрылыс конструкциялар жұмысын кернеулі-деформацияланған күрделі жүйелер жинағы ретінде қабылдауға болады. Осы жүйе­лерді жобалау барысында автоматтандырыл­ған жобалау жүйелерді, бағдарламалық кешен­дерді терең меңгеру қажет, соның бірі-конст­рукциялар күйін зерттеу мақсатында оқу үр­дісінде қолданыстағы ANSYS бағдарламалық кешені.
Оқу үрдісіне ақпараттық технология­ларды енгізу – елімізде бүгінгі таңда оқу-ағарту жүйесінде жүріп жатқан реформаның көкейкесті мәселелерінің бірі болып табыла­ды. Сондықтан білім беру көп нұсқалы, дең­гейі әртүрлі, кәсіби әрқилы жүйенің жинақтығы ретінде сипатталатын осы заман талабына сай инженер мамандарды кәсіби қызметке дайындау, олардың мүмкіндіктерін қоғам игі­лігіне жұмсап, ізденім­паздық қабілеттерін дамытып, сапалы және саналы еңбекке даяр­лау – қазіргі ең маңызды міндеттердің бірі.

Қазіргі заман - ақпараттық технология­ның өте кең, жан-жаққа тараған жағдайда осы технологияны студенттерге білім беру кезеңін­де талапқа сай қолдана білу жоғарғы оқу орындарының оқытушыларынан терең дайын­дықты және қолданылатын әдіс-амалдың тиянақтылығын қажет етеді. Осы қағида негізінде Қарағанды мемлекеттік техникалық университетінде болашақ инженерлерге білім беру барысында қолданып жүрген бағдарла­малық кешендер көп, соның бірі - автоматтын­дырылған бағдарламалық ANSYS кешені.

Электронды есептеуіш машиналарын қолданып кернеулі-деформацияланған күйді есептеуге арналған ANSYS бағдарламалық кешені тәжірибе жүзінде барлық салада шекті есептерді шешу мүмкіндігін қамтамасыз етеді, атап айтатын болсақ: беріктікті, орнықты­лықты тексеру, тербелістер, жылуөткізгіштік және т.б. ANSYS бағдарламалық кешенінің құрамында CAD ж‰йелерiнiң көмегiнсiз де күр­делi есептiк модельдердi (қаттыдене, арқалық және қабықша) құрастыратын геометриялық препроцессор бар. Препроцессор геометрия­лық денелермен бульдiк (логикалық) опера­цияларды орындап, к‰рделi геометриялық жазықтықтар мен көлемдердiң қиылысуын, бiрiгуiн, қосылуын бейнелейдi. Есептеушiнiң қолданысындағы шектi элементтер жинағы сызықты және қисық сызықты тәуелдiлiктегi статиканың, динамиканың берiктiк есептерiн шешуге м‰мкiндiк бередi. ANSYS кешенінiң есептеу аппаратының математикалық негізі – шекті элементтер әдісі. Аталған әдіс әртүрлі әсердің нәтижесінде құрылымда болатын өзгерістерді, кернеулі күйді зерттеуге, тал­дауға арналған құрал. Бүгінгі таңда ANSYS динамика, беріктікті зерттеу салаларында, машинажасау, сол сияқты техниканың басқа салалар инженерлері арасында кең қол­даныста. Шекті элементтер әдісінің негізгі идеясы - кез-келген үздіксіз шамаларды (жыл­жу, температура, қысым және т.б) жеке элементтерден тұратын модель арқылы ап­проксимациялау.

Болашақ құрылысшыларға (конструк­торларға) ғимарат құрылымдарында болатын кернеулі күйді сипаттау, конструкцияларды, машина детальдарын жобалау барысында, “Материалдар кедергісі” пәнінің есептерін шешу және т.б. мәселелерді талдауға ANSYS бағдарламалық кешені аса құнды құрал. Мысалы екі ұшы еркін тірелген болат арқа­лықта қадалған күш - F, таралған күш - q, сыртқы момент - m әсері бар болсын (сурет-1), осы құрылымдағы кернеулi к‰йдi талдауға қажеттi есептік факторларды аталған кешендi қолданып анықтау қажет. Осы әсерлер нәти­жесінде арқалықтың тiреу реакцияларын анықтаудан бастап, кернеулі–деформация­ланған күйді программалық кешенді қолданып барлық шамалар (есептік факторлар – кернеу, деформация, орын ауыстырулар) есептелiп, нәтижелерiнен үзiндi келтiрiлген. Қалыпты кернеу, деформация және т.б. есептік фактор­лар эпюрлерінің бейнесі арқылы көр­некі түрде ұсынылған

ANSYS аналитикалық кешендi қолданып аталған есептік факторлардың эпюраларын, олардың шамасын, қорыта айтқанда, талдау жасауға қажеттi деректердiң сандық және графикалық сипатын алуға болады. Ұсы­нылған суреттегі эпюралар есептік факторлар­дың сандық шамасын да көрсеткен, демек, арқалықтағы осал қиманың орнын қатесіз анықтау мүмкіндігі бар. Сонымен қатар арқалықтың басқа да факторлары кернеулі күйдің сипатын толықтыра түседі (сурет-4).

Сурет 1

Сурет 2. Қалыпты кернеулер эпюрасы

Сурет 3. Осьтік орын ауыстыру
Сонымен ANSYS көмегімен қарас­тырылатын объектілерді зерттеу үшін келесі алгоритмді қолдану қажет:


    1. Объекті пішінін препроцессор көмегімен айқындау;

    2. Шекті элементтер түрін тағайындау;

    3. Материалдар параметрлерін енгізу;

    4. Қарастырылатын объектіні шекті эле­менттерге бөлу;

    5. Шекті жағдайлар мен жүктемені белгі­леу;

    6. Есепті шешу әрекеттерін орындау;





Сурет 4. Арқалықтағы деформацияланған күйлер

Болашақ құрылысшыларды, конструктор­ларды даярлау барысында құрылыс конструк­цияларындағы кернеулі күйді сипаттау, бе­ріктікті, орнықтылықты тексеруді ақпараттық технологияны қолданып орындау әдістерін студенттерде қалыптастыра білу оқытышу­ларға аса зор міндет жүктейді. Тағы бір мысал ретінде сыртқы әсерден болат арқалық қимасындағы туындайтын есептік фактор­ларды анықтап, кернеулі күйді талдау қажет. Арқалық қимасының пішіні- швеллер және диаметрі 10 мм қуыспен бәсеңдетілген.

Арқалық сұлбасындағы швеллер өлшем­дері СИ жүйесінің өлшем бірлігінде (метр) берілген, себебі ANSYS кешені үнсіз келісім бойынша осы жүйенің өлшем бірлігін қабыл­дайды. Швеллердің болаттан даярланғаны есептің қойылымында келтірілген, демек, материалдың келесі сипатын ескерген жөн: Юнг модулі - 21011 па, Пуассон коэффи­циенті - 0.25 және осы объектінің қалыңдығы: 0,005 м. Есепті шешу жоғарыда келтірілген алгоритм ретімен орындалады








Сурет 5. Болаттан даярланған швеллердің есептік схемасы

Объекті сұлбасын құрастыру үшін негізгі кілттік нүктелерді белгілеу қажет: Main menu: Preprocessor->Modeling-Create->Keypoints->On Working Plane. Ашылған Input терезесінің мәзірін пайдаланып кілттік нүктелердің координаталырын енгіземіз:



X

0

0.2

0.2

0.02

0.02

0.18

0.18

0

Y

0

0

0.02

0.02

0.18

0.18

0.2

0.2

Осының нәтижесінде Graphics терезе­сінде кілттік нүктелер пайда болды, енді осы нүк­телерді түзулермен өзара байланыстыру керек:

Main menu: Preprocessor-> Modelinig - Create->Lines-Lines-> Straight Line Швеллердің ішкі бөлігінің пішінін келтіру қажет, ол үшін: Main menu: Preprocessor-> Modelinig - Create ->Lines-Line Fillet – ашылмалы мәзірді қол­данып радиус шамасын енгізу керек. Line Fillet операциясы екі рет орындалады. Әлі де болса элемент сұлбасы даяр емес, себебі есептің қойылымына сәйкес швеллердің жоғары бел­деуі бәсеңдетілген, яғни координаталарын белгілеп шеңбер сызу қажет. Осының нәти­жесінде 6–суреттегі бейнені көреміз.


Сурет 6 . Осьтік орын ауыстыру

Шекті элементтер түрін Main Menu: Preprocessor -> Element Type -> Add/Edit/ Delete командасы арқылы тағайындап, Main Menu:Preprocessor -> Material Props -> Constant – Isotropic командасын орындау нәти­жесінде ашылған терезені қолданып материал сипаттамасын (Юнг модулі мен Пуассон коэф­фициентін) енгізу керек. Швеллер қалыңдығын енгізу үшін Main Menu:Preprocessor -> Real Constants… командасын орындау қажет. Жо­ғарыда айтылғандай енді шекті елементтерге бөлу керек: Main Menu:Preprocessor ->Mesh Tool… . Mesh Tool терезесінің көмегімен шекті элементтерге бөліп, оның өлшемдерін белгі­лейміз. Шекті жағдайлар мен жүктемені белгі­леу мақсатында Main Menu:Preprocessor ->Solution - Loads -> Apply - Structural ->Displacement- On Nodes командасын қолда­намыз, Graphics терезесінде швеллер бекітпе­сімен бірге бейнеленуге тиісті. Постпроцессор көмегімен орындалған есептің шешімін оқып, нәтижелер негізінде швеллердің кернеулі күйі­не талдау жасауға толық мүмкіндік бар. Тө­менде есептің нәтижесінен үзінді келтірілген, бірақ осының өзі қарастырылып отырған эле­менттегі кернеулі күйді, кернеулер шамасын, бәсеңдетілген қимадағы кернеулер шоғырла­нуын көрнекі түрде бейнелеп, швеллер дефор­мациясы жөнінде толық мағлұмат береді. Егер бүгінгі таңда ANSYS машинажасау, құрылыс және т.б. салаларында кең таралған есептік программа қызметін атқаратынын ескеретін болсақ, алдыңғы қатардағы ақпараттық техно­логияны қолданып, студенттерге білім беру, оларда ізденімпаздық дағдыларды қалыптас­тыруда келтіретін көмегі аса зор болғаны.




Сурет 7. Y бойынша кернеулер эпюралары

Сурет 8. X бойынша кернеулер эпюралары

Сурет 9. Швеллер қимасындағы сыртқы
әсерден пайда болған деформация

ӘДЕБИЕТТЕР

1 Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферева М.А. ANSYS в руках инженера. – М.: Едиториал УРСС, 2003.-272 с.

2 Жадрасинов Н.Т. Численные методы и алгоритмы расчета строительных конструкций на ЭВМ. – Караганда, 1988.-67 с.

3 Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979. – 392 с.


Г.С. Актаукенова. Применение автоматизированного программного комплекса ANSYS в учебном процессе.

Реальные строительные конструкции часто представлют собой сложные системы, состоящие из различного числа отдельных конструктивных элементов. Для точного решения более сложных задач в процессе проектирования конструкции необходимо выбрать достаточно надежные численные методы. С помощью ANSYS могут решаться задачи напряженно-деформированного состояния конструкции. Внедрение программы ANSYS в учебный процесс позволит повысить уровень подготовки специалистов и их интерес к изучаемой дисциплине.
G.S. Aktaukenova. Applying Coputer-Aided Programme Complex ANSYS in Education Process.

Real building structures often represent complex systems comprising a various number of separate structural members. To solve precisely more complex problems in the process of designing a structure it is necessary to select enough reliable numerical methods. Problems of the structure stressed-strained state can be solved with ANSYS. Introducing ANSYS programme into the education process will permit to raise the level of training specialists and their interest to the subject studied.
Сведения об авторЕ:

Актаукенова Гульсара Сарбасовна, 1956 года рождения. В 1980 г. окончила Карагандинский политехнический институт по специальности «Промышленное и гражданское строительство». В настоящее время – старший преподаватель кафедры «Информационно-измерительная техника».

Научные интересы: исследование напряженно-деформированного состояния и анализ нелинейных деформаций строительных конструкций.







1-2/2004







Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет