Определение разрушающих частот вращения и остаточных удлинений дисков газотурбинных двигателей является обязательным требованием при их проектировании и сертификации. С этой целью обычно проводят разгонные испытания дисков или роторов на специальных установках. Задача замены части испытаний расчетом на основе математической модели является актуальной в связи с необходимостью сокращения финансовых и временных затрат на испытания.
Создание геометрической модели диска
Создайте кривые. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Дуга или окружность и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте те же действия для создания дуг с радиусом 8: 56 64 0, начальный угол -90, конечный угол 0; 36 64 0, начальный угол -143.130102, конечный угол -90; 16 90.666667 0, начальный угол -180, конечный угол -143.130102; 16 180.407471 0, начальный угол -228.366461, конечный угол -180; 36 219.592529 0, начальный угол -48.366461, конечный угол 0; -36 219.592529 0, начальный угол 180, конечный угол 228.366461; -16 180.407471 0, начальный угол 0, конечный угол 48.366461; -16 90.666667 0, начальный угол -36.869898, конечный угол 0; -24 53.333333 0, начальный угол 143.130102, конечный угол 180.
Создайте вершину. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Вершина, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Расположение и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте тоже самое для расположений: 32 40 0, 72 48 0, 72 88 0, 64 88 0, 44 264 0, -44 264 0.
Создайте кривую при помощи двух вершин. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Линия и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте тоже самое для ID вершин: 1 23; 23 24; 24 25; 25 4; 3 6; 5 8; 7 10; 9 11; 12 26; 26 27; 27 13; 14 16; 15 18; 17 19; 20 21; 48 7; 49 8; 47 10; 46 9; 45 40; 13 12.
Создайте поверхность при помощи ограничивающих кривых. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Поверхность, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Ограничивающие кривые и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте тоже самое для ID кривых: 31 7 32 6; 23 31 19 30; 8 30 5 29; 24 29 18 27; 28 9 27 4; 11 1 12 13 14 15 2 16 3 17 28 25 10 26.
Разрежьте модель. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Поверхность, Действие - Разрез. Из выпадающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте тоже самое для значений смещений: 58.133333; 53.333333.
Сделайте протяжку поверхности. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Протяжка и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Введите в командной строке: merge all.
Построение сетки
Постройте сетку на кривых. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Задайте кривые - 130 134 126 96 86 82 70 64 54 58 11 47 43 28 27 29 30 31 32 21 и необходимые параметры. Нажмите Применить.
Постройте сетку для следующих кривых. Задайте кривые - 53 52 63 68 81 84 95 125 123 101 100 103 105 107 109 111 113 115 131 133 119 97 87 77 71 65 55 57 и необходимые параметры. Нажмите Применить.
Постройте сетку для следующих кривых. Задайте кривые - 18 24 83 88 и необходимые параметры. Нажмите Применить.
Постройте сетку на всей модели. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите Карта и задайте требуемые объемы. Нажмите Построить сетку.
Задание материала и свойств блока
Создайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами.
В открывшемся виджете Управление материалами в средней колонке укажите имя материала. В колонке свойств откройте список Упругость и перетащите название Материал Гука в колонку Свойства материала. Затем в левой колонке перейдите в раздел Общие и перетащите Плотность, проделайте тоже самое для Пластичность → Предел текучести, Упрочнение → Кривая напряжение/деформация. Задайте необходимые значения.
Кликните два раза по Кривая напряжение/деформация, в результате появится кнопка с тремя точками, нажмите на неё.
В появившемся окне задайте зависимость. Нажмите Ок и закройте его.
Нажмите Применить и закройте окно Управление материалов.
Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задание граничных условий
Закрепите поверхности в перемещениях по Z. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Закрепите поверхности в перемещениях по Y. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Закрепите внутреннюю поверхность по всем осям. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте угловую скорость. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Угловая скорость, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Статический, Статический - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.
В открывшемся окне Сохранить файл результатов выберите место для сохранения результатов и введите имя файла. Затем нажмите Сохранить.
Анализ результатов
Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:
- Нажмите Ctrl+E;
- В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;
- На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).
Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
На панели инструментов выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Отразить. Во вкладке Свойства укажите необходимую плоскость и нажмите Применить.
Затем перейдите на основную модель и примените фильтр еще раз. Во вкладке Свойства укажите необходимую плоскость и нажмите Применить.
Для каждой модели в дереве объектов установите в поле отображения - Пластические деформации.
Поле пластических деформаций Мизес:
Поле перемещений XX:
Использование консольного интерфейса
Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.
reset
set node constraint on
create curve arc radius 8 center location 40, 40, 0 normal 0, 0, 1 start angle 90 stop angle 180
create curve arc radius 8 center location 56, 64, 0 normal 0, 0, 1 start angle -90 stop angle 0
create curve arc radius 8 center location 36, 64, 0 normal 0, 0, 1 start angle -143.130102 stop angle -90
create curve arc radius 8 center location 16, 90.666667, 0 normal 0, 0, 1 start angle -180 stop angle -143.130102
create curve arc radius 8 center location 16, 180.407471, 0 normal 0, 0, 1 start angle -228.366461 stop angle -180
create curve arc radius 8 center location 36, 219.592529, 0 normal 0, 0, 1 start angle -48.366461 stop angle 0
create curve arc radius 8 center location -36, 219.592529, 0 normal 0, 0, 1 start angle 180 stop angle 228.366461
create curve arc radius 8 center location -16, 180.407471, 0 normal 0, 0, 1 start angle 0 stop angle 48.366461
create curve arc radius 8 center location -16, 90.666667, 0 normal 0, 0, 1 start angle -36.869898 stop angle 0
create curve arc radius 8 center location -24, 53.333333, 0 normal 0, 0, 1 start angle 143.130102 stop angle 180
create vertex location -32 40 0
create vertex location 32 40 0
create vertex location 72 48 0
create vertex location 72 88 0
create vertex location 64 88 0
create vertex location 44 264 0
create vertex location -44 264 0
create curve vertex 21 22
create curve vertex 1 23
create curve vertex 23 24
create curve vertex 24 25
create curve vertex 25 4
create curve vertex 3 6
create curve vertex 5 8
create curve vertex 7 10
create curve vertex 9 11
create curve vertex 12 26
create curve vertex 26 27
create curve vertex 27 13
create curve vertex 14 16
create curve vertex 15 18
create curve vertex 17 19
create curve vertex 20 21
create curve vertex 48 7
create curve vertex 49 8
create curve vertex 47 10
create curve vertex 46 9
create curve vertex 45 40
create curve vertex 13 12
create surface curve 22 21 20 32
create surface curve 31 7 32 6
create surface curve 23 31 19 30
create surface curve 8 30 5 29
create surface curve 24 29 18 27
create surface curve 28 9 27 4
create surface curve 11 1 12 13 14 15 2 16 3 17 28 25 10 26
webcut body 7 with plane xplane offset 32
webcut body 8 with plane yplane offset 58.133333
webcut body 8 with plane yplane offset 53.333333
sweep surface all xaxis angle 90
merge all
curve 130 134 126 96 86 82 70 64 54 58 11 47 43 28 27 29 30 31 32 21 interval 4
curve 130 134 126 96 86 82 70 64 54 58 11 47 43 28 27 29 30 31 32 21 scheme equal
curve 53 52 63 68 81 84 95 125 123 101 100 103 105 107 109 111 113 115 131 133 119 97 87 77 71 65 55 57 interval 20
curve 53 52 63 68 81 84 95 125 123 101 100 103 105 107 109 111 113 115 131 133 119 97 87 77 71 65 55 57 scheme equal
curve 18 24 83 88 size 4
curve 18 24 83 88 scheme equal
volume all scheme map
mesh volume all
create table 1
modify table 1 dependency strain
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 insert row 1
modify table 1 cell 1 2 value 310
modify table 1 cell 2 2 value 315
modify table 1 cell 3 2 value 325
modify table 1 cell 4 2 value 335
modify table 1 cell 5 2 value 350
modify table 1 cell 6 2 value 365
modify table 1 cell 7 2 value 385
modify table 1 cell 8 2 value 400
modify table 1 cell 9 2 value 418
modify table 1 cell 10 2 value 430
modify table 1 cell 2 1 value 0.0035
modify table 1 cell 3 1 value 0.0089
modify table 1 cell 4 1 value 0.0163
modify table 1 cell 5 1 value 0.028
modify table 1 cell 6 1 value 0.045
modify table 1 cell 7 1 value 0.07
modify table 1 cell 8 1 value 0.1
modify table 1 cell 9 1 value 0.17
modify table 1 cell 10 1 value 0.25
create material 1
modify material 1 name 'mat1'
modify material 1 set property 'MODULUS' value 210000
modify material 1 set property 'POISSON' value 0.3
modify material 1 set property 'DENSITY' value 7.8e-02
modify material 1 set property 'MISES_YIELD_STRENGTH' value 310
modify material 1 set property 'SIGMA_CURVE' table 1
block 1 add volume all
block 1 element solid order 2
block 1 material 1
create displacement on surface 64 70 59 53 43 38 33 28 23 18 dof 3 fix 0
create displacement on surface 11 12 13 8 6 5 4 3 2 1 dof 2 fix 0
create displacement on surface 61 dof all fix 0
create angular velocity global
modify angular velocity 1 dof 1 value 0.3
analysis type static elasticity plasticity findefs dim3
nonlinearopts maxiters 100 minloadsteps 100 maxloadsteps 1000 tolerance 0.01 targetiter 5
.svg)
.jpg)
.jpg)
