CC BY
17
© Г.Д. Буялич, К.Г. Буялич, 2012
Г.Д. Буялич, К.Г. Буялич
РЕГУЛЯРНАЯ СЕТКА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МАНЖЕТНОГО УПЛОТНЕНИЯ ГИДРОСТОЕК
Приведена методика разбиения модели манжетного уплотнения на регулярную сетку конечных элементов.
Ключевые слова: сетка конечных элементов, уплотнение, моделирование.
Л ля увеличения точности получаемых результатов и сокращения времени на решение задачи при моделировании и расчёте напряжённо-деформированного состояния манжетных уплотнений гидростоек методом конечных элементов необходимо использовать регулярную (правильную) сетку. Наряду с этим допускается использование свободной сетки, которая обычно используется для сложных геометрических объектов.
При регулярной сетке элементы имеют только одну форму (рис 1, а), в сетке прослеживаются чёткие ряды из элементов. Модель, разбитая на свободную сетку, состоит из элементов произвольной формы и хаотичного расположения (рис. 1, б).
Чтобы получить регулярную сетку, геометрическая поверхность, по которой создаётся конечно-элементная модель, должна соответствовать следующим условиям [1]:
• ограничена 3-мя или 4-мя линиями;
• противоположные грани должны делиться на равное количество частей для элементов.
Рис. 1. Регулярная (а) и свободная (б) сетки конечных элементов
Рис. 2. Вспомогательные точки и пинии (а), дополнительные поверхности (б), регулярная сетка (в) манжетного уплотнения
в
Для построения регулярной конечно-элементной сетки уплотнения необходимо исходную модель разделить на более мелкие площади.
Конечный элемент, который используется для моделирования манжетного уплотнения в 2-х мерной осесимметричной постановке задачи, является четырёхузловым (рис. 2, в). Треугольные элементы не рекомендуются, т. к. это приводит к увеличению количества итераций при расчёте и ухудшению сходимости.
Для того, чтобы сетка состояла из четырёхугольных элементов геометрическую модель необходимо разбить на дополнительные площади правильной четырёхугольной формы. Это делается в следующей последовательности:
• создаются дополнительные точки, принадлежащие существующему контуру манжетного уплотнения (рис. 2, а);
• создаются точки внутри модели (рис. 2, а);
• по созданным точкам создаются линии, которые являются сторонами правильных четырехугольников (рис. 2, б);
• с помощью образованных линий создаются поверхности, которые формируют геометрию уплотнения.
На основе полученных регулярных поверхностей, создается регулярная сетка (рис. 2, в).
Плотность конечно элементной сетки уплотнительного узла гидростойки подбирается таким образом, чтобы на полученный рабочий зазор между поршнем и цилиндром приходилось 2-3 элемента. Если данное условие не соблюдается, то при моделировании воздействия давления рабочей жидкости происходят большие деформационные перемещения. Это приводит к необратимому разрушению элементов в зоне рабочего зазора и, как следствие, расчет остается безрезультатным.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чигарев, A.B. ANSYS для инженеров : Справочное пособие [Текст] / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. — М.: Машиностроение-1, 2004. —512 с. ВЗШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Буялич Геннадий Даниилович — доктор технических наук, профессор Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета, Кузбасский государственный технический университет, e-mail: gdb@kuzstu.ru,
Буялич Константин Геннадьевич — инженер Кузбасского государственного технического университета, e-mail: bkg@kuzstu.ru.
д,_
