Формирование геометрической модели поршня

Итак, есть координаты точек. В рабочем каталоге ANSYS создается текстовый файл «00-piston.txt». Первой строкой в нем записывается команда очистки задания ANSYS от предыдущей информации.

Продолжается формирование своего файла. Добавляются команды создания точек сечения. Они, соответственно, имеют вид - K, №точки, X, Y, Z. Таким образом, строим все 30 точек сечения.

Затем точки последовательно соединяются линиями 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8 и т.п., создаются скругления командой «LFILLT». Далее создается область по линиям.

Рисунок 2 - Радиальное сечение поршня

Затем создадим объем путем вращения полученной поверхности вокруг оси Y. Угол поворота: 180⁰.

Принцип построения бобышки поршня аналогичен: Точки создаются командой, либо прописыванием команд в лог-файл. К сожалению, неизвестная особенность программы не позволила построить точную модель поршня (с бобышкой, силовой плоскостью и конструктивным вырезом), поэтому в данной работе рассматривается и рассчитывается модель поршня, лишь отдалённо напоминающая реальную деталь.

Для сокращения времени расчёта вместо половины поршня оставим четверть. В результате получим:

Рисунок 3 - Полученная конечная модель поршня

1.3 Задание материала

Для задания материала необходимо задать зависимости коэффициентов упругости и коэффициент теплопроводности материала при различных температурах:

Таблица 4 – Свойства материала

	69e9	69e9
	0,30	0,30

В окне ALPX задается коэффициент теплопроводности материала при данной температуре:

>
	15e-6	19e-6

Команды Ansys из Log-файла сохраняются в своем командном файле.

1.4 Формирование конечно-элементной модели

Задается тип конечного элемента (SOLID187) и размер конечного элемента – 0,002. Далее в меню тело разбивается свободной сеткой.

Рисунок 4 - Полученная сетка конечных элементов

1.5 Формирование нагрузок и граничных условий

Приложим к днищу поршня газовую силу. В качестве значения силы вписывается заданный параметр Fg

Производится нагружение диска температурой в зависимости от расстояния до днища поршня с помощью команд APDL и цикла «DO-ENDDO». В реальности распределение температур по длине поршня имеет характер параболы. Именно такой закон необходимо задавать. Ниже, в качестве примера, производится нагружение по линейному закону.

При линейном законе распределения температура в любой точке диска равна сумме постоянной составляющей (200 градусов) плюс координата по оси Y, умноженная на тангенс угла альфа. Одним катетом является разница температур, а другим - разница координат, Получаем:

Для реализации нагружения в Ansys, согласно этому уравнению, следует воспользоваться циклом DO-ENDDO.

*get,n_count,node,0,count

tan=(Tmax-Tmin)/0.061

*do,i,1,n_count

BF,i,TEMP,Tmin+Ny(i)*tan

*end do

Рисунок 5 - Поля температур на поршне

Для правильного решения данной модели необходимо задать условие симметрии относительно плоскостей Y-Z и Y-X. Необходимо выбрать две поверхности модели поршня.

Закрепление бобышки поршня в верхней части отверстия под палец по 120градусному сектору по направлениям Х и Y. Сразу по двум осям закрепить не удастся, поэтому операцию повторяем дважды.

Дата добавления: 2015-08-05