Анализ и расчет измененной модели
Для увеличения жесткости конструкции увеличим количество кронштейнов до 6 и количество слоев материала до 26. В Приложении 1 приведен исполнительный файл для построения геометрической модели стеклопластиковой крыши с 6 кронштейнами и 26 слоями стеклопластика. На рис. 7.1 конструкция крыши новой геометрической модели стеклопластиковой крыши, разбитая на конечно-элементную сеть.
Рис. 7.1 Конструкция крыши, разбитая на конечно-элементную сеть
Определение прогиба новой модели крыши от собственного веса
На рис 8.1 приведены результаты определения прогиба новой модели крыши от собственного веса. Вес конструкции составляет 101,33 кг. Максимальный прогиб оказался равным ≈2 мм. Такой результат более приемлем.
Рис. 8.1 Картина распределения перемещений при прогибе под действием собственного веса.
На рис 8.2 приведена картина распределения напряжений в новой модели. Напряжение достигает примерено 6 МПа, что так же многократно не достигает предела прочности стеклопластика, равного ≈1000 МПа.
Рис. 8.2 Картина распределения напряжений в стеклопластиковой крыше
Модальный анализ
При проведении модального анализа измененной геометрической модели стеклопластиковой крыши выявлены собственные частоты найденных мод: 7,2957; 12,179; 18,454. На рисунке 9.1 показана форма колебаний по второй моде. Максимальная амплитуда собственных колебаний по оси z составляет 32 см. Исполнительный файл модального анализа в Приложении 2.
Рис. 9.1 Форма колебаний по второй моде
Гармонический анализ
При проведении гармонического анализа для измененной модели всем линиям отверстий в кронштейнах задаем нулевые перемещения по осям ОХ и OY, а по оси OZ задаем перемещение равное 1 мм.
На рис. 10.1 приведены результаты гармонического анализа новой модели стеклопластиковой крыши для узла № 7707. Анализ проведен для диапазона частот от 0,01 до 10 Гц; количество подшагов – 20. Амплитуда колебаний стеклопластиковой крыши, в интересующем нас диапазоне частот, не превышает 3 мм, такой результат удовлетворяет условию поставленной задачи. Для представления более полной картины гармонических колебаний новой модели крыши был проведен гармонический анализ в диапазоне частот от 0,1 до 40 Гц, количество подшагов 20, результаты приведены на рис 10.2. В Приложении 2 приведен исполнительный файл гармонического анализа для новой модели крыши.
Риc. 10.1 Гармонический анализ новой модели стеклопластиковой крыши в диапазоне частот от 1 до 10 Гц
Рис. 10.2 Гармонический анализ новой модели стеклопластиковой крыши в диапазоне частот от 0,1 до 40 Гц
Выводы
В ходе работы построены две геометрические модели стеклопластиковой крыши для автомобильно-транспортного средства, определен прогиб обеих моделей от собственного веса, показана картина распределения напряжений, проведен модальный и гармонический анализ обеих конструкций.
По результатам работы можно сделать следующий вывод:
Применение рассмотренных моделей на практике не рационально. Потому как первая модель не удовлетворяет условиям поставленной задачи. Условия задачи максимально приближены к реальным условиям эксплуатирования. Вторая модель, из-за увеличения количества слоев материала, имеет массу 101 кг, что не применимо в реальных условиях.
Для поиска оптимальной модели стеклопластиковой крыши автомобильно-транспортного средства необходимо рассмотреть модели с меньшим количеством слоев материала(20<n<26). Для увеличения жесткости конструкции можно использовать ребра жесткости
Приложение 1