Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Исследования функционирования защиты позвоночника

 

COSMOSWorks выполнен в виде программы-помощника, подсказывающей пользователю последовательность действий, необходимых для подготовки расчётной модели и проведения анализа.

Когда к телу прикладываются нагрузки, оно пытается компенсировать их воздействие, создавая внутренние силы, которые в целом изменяются от одной точки к другой. Интенсивность этих внутренних сил называется напряжением. Единицы напряжения: сила на площадь сегмента (Н/м2).

Эквивалентное напряжение (также называется напряжением von Mises). В COSMOSWorks можно рассмотреть величину напряжения, которая называется эквивалентным (или von Mises) напряжением. Несмотря на то, что эквивалентное напряжение в какой-то точке не однозначно определяет напряженное состояние в этой точке, оно предоставляет достаточную информацию, чтобы оценить надежность конструкции для многих пластичных материалов.

В отличие от компонентов напряжения эквивалентное напряжение не имеет направления. Оно полностью определяется величиной, выраженной в единицах напряжения. Чтобы рассчитать коэффициенты запаса прочности в различных точках, COSMOSWorks использует Критерий текучести von Mises, который точно определяет то, что материал начинает переходить в состояние текучести в какой-то точке, когда эквивалентное напряжение достигает предела текучести материала.

Для создания сетки при подготовке модели для анализа COSMOSWorks делит модель на несколько простых четырехгранных форм, называемых элементами, которые имеют общие точки, называемые узлами. Типичная форма (элемент) показана на рисунке 2.2. Красные точки обозначают узлы элемента. Элементы могут иметь изогнутые или прямые кромки. У каждого узла имеются три неизвестные перемещения в направлении трех осей.

Рисунок 2.2 - Сетка

Процесс деления детали на простые элементы называется процессом создания сетки. Обычно элементы меньшего размера позволяют выполнить более качественный анализ, но требуют больше компьютерных ресурсов и времени.

COSMOSWorks предлагает размер глобального элемента и допуск для создания сетки. Размер является только средним значением. Размеры реальных элементов в различных местах могут отличаться в зависимости от геометрии.

При первом запуске рекомендуется использовать значения по умолчанию для сетки. Для более качественного анализа используйте меньший размер элемента.

COSMOSWorks использует критерий максимального напряжения von Mises для расчета запаса прочности. Этот критерий точно определяет, что пластичный материал начинает растягиваться, когда эквивалентное напряжение (напряжение von Mises) достигает предела текучести материала. Предел текучести (SIGYLD) определяется как свойство материала. COSMOSWorks рассчитывает коэффициент запаса прочности в какой-то точке как частное предела текучести и эквивалентного напряжения в данной точке.

Интерпретация значений запаса прочности:

- запас прочности менее 1,0 в каком-либо местоположении указывает на то, что материал в этом местоположении перешел в состояние текучести, и конструкция стала ненадежной;

- запас прочности, равный 1,0 в каком-либо местоположении, указывает на то, что материал в этом местоположении начал переходить в состояние текучести;

- запас прочности более 1,0 в каком-либо местоположении указывает на то, что материал в этом местоположении еще не податлив;

- материал в каком-то местоположении начнет становиться текучим, если применить новые нагрузки, равные текущим нагрузкам, умноженным на полученный коэффициент запаса прочности.

Расчеты на прочность проведены для основных элементов конструкции.

По результатам проведенного анализа формируется полный отчет с указанием начальных условий и выходных данных.

 

Таблица 2.1 - Единицы измерения

Система единиц измерения: СИ
Длина/Перемещение м
Температура Kelvin
Угловая скорость рад/с
Давление/Напряжение Н/м2

 

 

Таблица 2.2 - Свойства исследования
Имя исследования Статический анализ 1
Тип анализа Статический анализ
Тип сетки Сетка на твердом теле
Тепловой эффект: Вкл
Термический параметр Включить тепловые нагрузки
Температура при нулевом напряжении 298 Kelvin
Включить эффекты давления жидкости из SOLIDWORKS Flow Simulation Выкл
Тип решающей программы FFEPlus
Влияние нагрузок на собственные частоты: Выкл
Мягкая пружина: Выкл
Инерционная разгрузка: Выкл
Несовместимые параметры связи Авто
Большие перемещения Вкл
Вычислить силы свободных тел Вкл
Трение Выкл
Использовать адаптивный метод: Выкл
Папка результатов Документ SOLIDWORKS (E:\NEW_2016\NEW_2016\KURAKIN\111)

 

 

Таблица 2.3 – свойства материала

Ссылка на модель Свойства Компоненты
Имя: Найлон 6/10
Тип модели: Линейный Упругий Изотропный
Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно
Предел текучести: 1.39043e+008 N/m^2
Предел прочности при растяжении: 1.42559e+008 N/m^2
Модуль упругости: 8.3e+009 N/m^2
Коэффициент Пуассона: 0.28
Массовая плотность: 1400 kg/m^3
Модуль сдвига: 3.2e+009 N/m^2
Коэффициент теплового расширения: 3e-005 /Kelvin

 

Твердое тело 1(Зеркальное отражение1)(osn-1)
Данные кривой:N/A
Имя: ABS
Тип модели: Линейный Упругий Изотропный
Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно
Предел прочности при растяжении: 3e+007 N/m^2
Модуль упругости: 2e+009 N/m^2
Коэффициент Пуассона: 0.394
Массовая плотность: 1020 kg/m^3
Модуль сдвига: 3.189e+008 N/m^2

 

Твердое тело 1(Вырез-Вытянуть3)(pl1-2), Твердое тело 1(Вырез-Вытянуть3)(pl2-2), Твердое тело 1(Вырез-Вытянуть3)(pl3-1), Твердое тело 1(Вырез-Вытянуть3)(pl4-1), Твердое тело 1(Вырез-Вытянуть3)(pl5-1)
Данные кривой:N/A
Имя: Резина
Тип модели: Линейный Упругий Изотропный
Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно
Предел текучести: 9.23737e+006 N/m^2
Предел прочности при растяжении: 1.37871e+007 N/m^2
Модуль упругости: 6.1e+006 N/m^2
Коэффициент Пуассона: 0.49
Массовая плотность: 1000 kg/m^3
Модуль сдвига: 2.9e+006 N/m^2
Коэффициент теплового расширения: 0.00067 /Kelvin

 

Твердое тело 1(Скругление1)(tors-1)
Данные кривой:N/A

 

 

Нагрузки и ограничения

 

Таблица 2.4 – Крепление

Имя крепления Изображение крепления Данные крепления
Зафиксированный-3
Объекты: 4 грани
Тип: Зафиксированная геометрия

 

 

Результирующие силы

Компоненты X Y Z Результирующая
Сила реакции(N) 0.000633672 0.000140905
Реактивный момент(N.m)

 

 

Таблица 2.5 – Нагрузка

Имя нагрузки Загрузить изображение Загрузить данные
Сила-2
Объекты: 1 грани
Тип: Приложить нормальную силу
Значение: 1000 N

 

 

 

Таблица 2.6 – Данные контакта

Контакт 3D Изображение контакта Свойства контакта
Набор соприкасания-4
Тип: Контактная пара со связанными узлами
Элементы: 4 грани

 

Сила контакта/трения

Компоненты X Y Z Результирующая
Сила контакта(N) 1.3878E-016 1.3878E-016

 

Набор соприкасания-5
Тип: Контактная пара без проникновения
Элементы: 7 грани
Дополнительно: Узел с поверхностью

 

Сила контакта/трения

Компоненты X Y Z Результирующая
Сила контакта(N) 1.3878E-016 1.3878E-016

 

Набор соприкасания-6
Тип: Контактная пара со связанными узлами
Элементы: 4 грани

 

Сила контакта/трения

Компоненты X Y Z Результирующая
Сила контакта(N) -1000

 

Набор соприкасания-7
Тип: Контактная пара без проникновения
Элементы: 5 грани
Дополнительно: Узел с поверхностью

 

Сила контакта/трения

Компоненты X Y Z Результирующая
Сила контакта(N) -1.3003E-013 1.3003E-013

 

 

 

Таблица 2.7 – Информация о сетке

Тип сетки Сетка на твердом теле
Используемое разбиение: Сетка на основе кривизны
Точки Якобиана 4 Точки
Максимальный размер элемента 34.1759 mm
Минимальный размер элемента 34.1759 mm
Качество сетки Высокая
Заново создать сетку из неудавшихся деталей с несовместимой сеткой Выкл

 

 

Таблица 2.8 – Информация о сетке – детализация

Всего узлов
Всего элементов
Максимальное соотношение сторон 30.949
% элементов с соотношением сторон < 3 72.5
% элементов с соотношением сторон > 10 0.0749
% искаженных элементов (Якобиан)
Время для завершения сетки (hh;mm;ss): 00:00:03
Имя компьютера: PC1

 

 

Таблица 2.8 – Информация по управлению сеткой

Имя управления сеткой Изображение управления сеткой Сведения об управлении сеткой
Управление-1
Объекты: 1 Твердое тело (s)
Единицы измерения: mm
Размер: 15.6233
Пропорция: 1.5

 

Результирующие силы

 

Таблица 2.9 – Силы реакции

Выбранный набор Единицы Сумма X Сумма Y Сумма Z Результирующая
всей модели N 0.000633672 0.000140905

 

Таблица 2.10 – Моменты реакции

Выбранный набор Единицы Сумма X Сумма Y Сумма Z Результирующая
всей модели N.m

 

 

Результаты исследования

Таблица 2.11 – Напряжение

Имя Тип Мин Макс
Напряжение1 VON: Напряжение Von Mises 4.32763e-005 N/m^2 Узел: 10907 4.70068e+006 N/m^2 Узел: 5679
      МОДЕЛЬ1-Статический анализ 1-Напряжение-Напряжение1

 

 

Таблица 2.12 – Перемещение

Имя Тип Мин Макс
Перемещение1 URES: Результирующее перемещение 0 mm Узел: 11301 1.90437 mm Узел: 125
      МОДЕЛЬ1-Статический анализ 1-Перемещение-Перемещение1

 

Таблица 2.13 – Деформация

Имя Тип Мин Макс
Деформация1 ESTRN: Эквивалентная деформация 1.96162e-014 Элемент: 5257 0.00696518 Элемент: 8587
        МОДЕЛЬ1-Статический анализ 1-Деформация-Деформация1

 

 

Таблица 2.14 – Запас прочности

Имя Тип Мин Макс
Запас прочности1 Максимальное напряжение von Mises 27.5444 Узел: 9932 6.9322e+011 Узел: 10907
  МОДЕЛЬ1-Статический анализ 1-Запас прочности-Запас прочности1

 

Результаты анализа показывают, что минимальный коэффициент запаса прочности конструкции составляет 27,5. Следовательно, переход материала в текучее состояние, при заданной нагрузке, не происходит.

 

 

В ходе конструирования разработана 3D-модель мотозащиты в области спины.

Результаты анализа позволяют утверждать, что разработанная конструкция обеспечит необходимый уровень защиты в случае нефизиологичного прогиба позвоночника. В ходе анализа установлено, что величины оценочных параметров: эквивалентного напряжения, запаса прочности, деформаций и перемещений различаются незначительно, в зависимости от режима нагружения и направления нагружения. Следовательно, разработанная конструкция имеет стабильное равномерное распределение упругих свойств по всей площади защиты в области спины. Это достигается благодаря силовой структуре, выполненной в виде сот, изготовленных из нейлона 6/10. Кроме того, результаты анализа мотозащиты с частично разрушенной структурой показывают, что, даже при значительных повреждениях конструкция не теряет своих защитных свойств. Такая особенность имеет большое значение, учитывая, что дорожно-транспортные происшествия носят наиболее тяжкий характер относительно автомобилей.

Полученные характеристики следует учитывать при последующем проектировании всей мотоэкипировки с целью обеспечения полной безопасности. При дальнейшем проектировании необходимо изготовление и испытание опытных образцов защиты, а также испытания моточерепахи, одетой на манекен.


Выводы

1
3 Экономическое обоснование проекта

 

Введение

 

В самом общем виде экономическая эффективность есть отношение полезного результата, полученного при использовании новой техники, к средствам, затраченным на получение этого результата. Очевидно, что чем выше полезный результат и чем меньше средств затрачено на его реализацию, тем выше экономический эффект.

Сопоставляя отдельные виды затрат со связанными с ними элементами полезного результата, получим различные показатели эффективности: производительность машины или производительность труда, коэффициент полезного действия и т. д.

Чем выше значения этих показателей, тем ниже экономический эффект. К этой же группе экономических показателей можно отнести и показатель приведенных (или удельных приведенных) затрат.

Для современной техники важными показателями эффективности являются качественные показатели, которые не всегда могут быть измерены. К ним относятся удобство и легкость управления машиной; ее внешний вид, форма и общее компоновочное решение; защищенность кабины оператора от высоких и низких температур; рациональная конструкция органов управления машиной; наличие оптических и звуковых сигнализаторов; комфортабельность рабочего места оператора, безопасность машины и т. д. Повышение этих показателей равнозначно росту ее производительности при ее эксплуатации или росту выпуска машин при их производстве. И наоборот – низкий уровень этих показателей всегда будет связан с потерями.

Применительно к рассматриваемому объекту – моточерепаха, ряд показателей экономической эффективности не может быть определен по следующим причинам:

- отсутствие типовых режимов эксплуатации мотоцикла, что связано с разнотипностью конкретных ситуаций и областей применения;

- отсутствием прогнозируемых последствий при авариях.

В подобных условиях все экономические расчеты могут иметь только ориентировочный характер, не призванных обеспечивать экономию ресурсов как таковую, а определяющий "вынужденные отчисления" на решения комплекса проблем по жизнеобеспечению общества и его конкретной инфраструктуры в целом.

По этим причинам ниже приведены экономические расчеты по капитальным затратам на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, заработную плату рабочих, занятых управлением машин, и приведенные затраты на отсутствие сопутствующих капитальных затрат.


Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...