ВВЕДЕНИЕ

Универсальность пакета NASTRAN обеспечивается, прежде всего, методом конечных элементов, который используется в качестве основного метода для расчета оптимизируемых характеристик или характеристик конструкции, на которые наложены ограничения. Именно метод конечных элементов позволяет рассчитывать произвольные пространственные конструкции на широкий спектр воздействий и определять их прочностные, деформационные и динамические характеристики.

В проекте используются одномерный элемент FEMAP – ROD (стержень), и двумерный элемент MEMBRANE (мембрана).

ROD - одноосный элемент, работающий на растяжение, сжатие и кручение, передача сдвига и изгиба невозможна.

MEMBRANE – элемент, воспринимающий нормальные и касательные усилия, действующие только в плоскости этого элемента.

Построение интуитивного варианта конструкции шпангоута.

На первом этапе строится модель шпангоута, которая по предположению должна быть лучшей. Производится построение модели интуитивного шпангоута. Модель строится с помощью программного обеспечения CATIA. После чего, построенная геометрическая модель импортируется в программу NASTRAN.

Далее задаются параметры материалов, из которых изготавливаются соответствующие части модели.

Строится сетка конечных элементов, которые по возможности должны быть представлены четырехугольниками, приближенными к правильной форме.

К модели прикладываются заданные нагрузки P, а также указываются необходимые закрепления.

Главными критериями анализа конструкции должны стать значения силового фактора и масса конструкции (объем материала). Фиксируются значения силового фактора и объема материала.

На рисунках 2 и 3 представлено распределение напряжений в интуитивной модели шпангоута, в которой толщина стенки, где приложены силы, равна 1 мм.

Рисунок 2 – Распределение напряжений в интуитивной модели шпангоута.

Рисунок 3 – Распределение напряжений в интуитивной модели шпангоута (вид сбоку).

Для интуитивной модели шпангоута:

V=1,1576E+07 мм³;

m=3,1255E+01 кг;

G=3,6922E+08 Н·мм.

2Построение модели традиционного шпангоута.

Модель традиционного кольцевого шпангоута строится для проверки конкурентоспособности нового «рационального» шпангоута. Сравнение проводится с использованием тех же критериев технологичности и оптимальности конструкции: силового фактора и количества материала.

Для оценки влияния соотношения жёсткостей оболочки и шпангоута на распределении внутренних усилий в зоне их контакта выполним расчёты шпангоута с толщиной обшивки 0,1R и равной 230мм.

Рисунок 4 – Распределение напряжений в модели традиционного шпангоута.

Рисунок 5 – Распределение напряжений в модели традиционного шпангоута (вид сбоку).

Для данной модели шпангоута:

V=4,5058E+06 мм³;

m=1,6222E+01 кг;

G=3,8835E+08 Н·мм