5 / 13
С.В. Цветков, Г.Г. Кулиш, А.А. Смердов
80
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 5
Рис. 4.
Горизонтальное нагрузочное устройство по оси
Y
:
1
— образец;
2
и
3
— неподвижный и подвижный захваты;
4
— корпус устройства;
5
— шток гидроцилиндра;
6
— датчик силы;
7
— подвесы
Давление, регулируемое в зависимости от заданной программы нагруже-
ния, подается по трубопроводам от маслонасосной станции. Установка рассчи-
тана на максимальную нагрузку 50 кН по каждой оси. Регистрация показаний
датчиков всех трех нагрузочных устройств во время эксперимента проводится
тензометрической системой СТММ с дискретностью 0,1 с.
Расчет НДС кубического образца при равноосном трехосном нагружении.
Для изучения распределения напряжений в рабочей части кубического образца
(см. рис. 1), изготовленного из оргстекла (полиметилметакрилата), были проведены
расчеты, моделирующие эксперимент на трехосное равномерное растяжение. Рас-
четы проводились методом конечных элементов в программе ANSYS версии 11.0
в линейной постановке и с учетом физической нелинейности материала. Для опре-
деления характеристик материала, используемых в расчете, были проведены испы-
тания плоских образцов оргстекла на растяжение. Получена диаграмма деформи-
рования и определены следующие характеристики материала: модуль упругости
E
= 2618 МПа; предел текучести при растяжении
т
= 30 МПа; предел прочности
при растяжении σ
в
= 66,5 МПа; коэффициент Пуассона
= 0,3.
С учетом симметрии рассматривалась 1/8 часть конструкции. Использовал-
ся элемент SOLID 186 — квадратичный 20-узловой элемент трехмерного НДС.
В зонах со сложной геометрией строилась нерегулярная сетка с элементами в
форме тетраэдра. В целях проверки сходимости решения проведена серия рас-
четов с различным числом элементов, результаты которых приведены в табл. 1.
Таблица 1
Анализ сходимости решения
Номер
расчета
Число КЭ
в модели
Число
узлов
Максимальная интенсив-
ность напряжений, МПа
Расхождение с преды-
дущим расчетом, %
1
1150
3789
132,6
—
2
2416
7354
129,7
–2,18
3
8801
24762
128,7
–0,77
4
30869
86883
129,1
0,3