Инженерное бюро ПКТ выполняет расчёт пластиковых, полимерных и композитных изделий и конструкций методом конечных элементов (МКЭ).
Расчёты позволяют оценить поведение изделия в условиях эксплуатации, определить напряжения и деформации, проверить прочность и жёсткость конструкции, выявить потенциально критические зоны и сравнить различные варианты конструкции.
Расчёт может применяться как при разработке нового изделия, так и при анализе или оптимизации существующей конструкции.
Что позволяет определить инженерный расчёт
При расчёте изделия анализируется его поведение под действием заданных эксплуатационных нагрузок и условий закрепления.
В зависимости от поставленной задачи можно определить:
Результаты расчёта помогают принимать инженерные решения ещё на этапе разработки изделия и до проведения дорогостоящих натурных испытаний или изготовления нескольких вариантов конструкции.
Расчёт изделий
Полимерные материалы имеют свойства, существенно отличающиеся от традиционных металлических материалов. Поэтому при расчёте пластиковых деталей важно учитывать не только геометрию изделия, но и свойства выбранного материала, характер нагрузки и условия эксплуатации.
Мы выполняем расчёты для задач, связанных с разработкой и анализом:
Расчёт позволяет сравнить различные варианты конструкции и определить, какие изменения геометрии могут повысить прочность или жёсткость изделия либо снизить его массу.
Расчёт прочности пластиковых деталей
Одной из распространённых задач является проверка прочности пластиковой детали под действием эксплуатационной нагрузки.
В расчётной модели задаются геометрия изделия, свойства материала, условия закрепления и внешние нагрузки. По результатам моделирования анализируется распределение напряжений и деформаций.
Особое внимание уделяется участкам, где могут возникать повышенные напряжения или значительные перемещения.
Такой подход позволяет обнаружить потенциальные проблемы конструкции до изготовления изделия и при необходимости внести изменения в геометрию.
Расчёт жёсткости и деформаций
Для многих пластиковых изделий критичным параметром является не разрушение материала, а чрезмерная деформация.
Поэтому инженерный расчёт может быть направлен на определение:
Полученные результаты позволяют оценить, соответствует ли конструкция заданным требованиям эксплуатации.
Расчёт композитных и гибридных конструкций
Метод конечных элементов также применяется для анализа изделий и конструкций из композитных материалов.
При расчёте учитываются свойства материала и особенности конструкции, влияющие на её механическое поведение.
Расчёт композитной конструкции может использоваться для оценки прочности, жёсткости и деформаций, а также для сравнения различных конструктивных решений.
Метод конечных элементов
Метод конечных элементов (МКЭ) позволяет заменить сложную инженерную задачу расчётной моделью и получить количественную оценку поведения конструкции.
Общая последовательность расчёта включает:
Конкретный состав расчёта определяется поставленной задачей и необходимыми критериями оценки.
Какие исходные данные необходимы
Для предварительной оценки задачи желательно предоставить:
Если часть исходных данных отсутствует, состав расчётной задачи можно определить совместно на этапе постановки работ.
Сравнение вариантов конструкции
Инженерный расчёт можно использовать не только для проверки готовой конструкции, но и для сравнения нескольких вариантов.
Например, можно оценить влияние:
Сравнительный расчёт помогает выбрать вариант, который лучше соответствует требованиям по прочности, жёсткости, массе и другим заданным параметрам.
Что входит в результат расчёта
Состав результата определяется задачей. В зависимости от проекта он может включать:
Формат отчёта и перечень выдаваемых результатов согласовываются до начала работы.
Когда имеет смысл выполнять расчёт
Расчёт пластикового или композитного изделия особенно полезен в следующих ситуациях:
Связь расчёта с выбором материала
Результат инженерного расчёта напрямую связан со свойствами используемого материала.
Поэтому при разработке изделия важно рассматривать конструкцию и материал совместно.
Если материал ещё не выбран, расчёт может быть частью более общей задачи, включающей сравнение материалов и оценку их влияния на работу изделия.
Связь расчёта с технологией изготовления
Для полимерного изделия недостаточно рассматривать только геометрию конструкции.
На итоговые свойства изделия могут влиять материал и технология производства. Поэтому при разработке изделия расчёт конструкции может выполняться совместно с анализом технологического процесса.
Как начать работу
Для начала достаточно предоставить имеющуюся информацию об изделии: 3D-модель, чертёж, описание конструкции или техническое задание.
На основании исходных данных можно определить:
Если задача находится на стадии разработки, расчёт можно использовать для сравнения нескольких вариантов конструкции.
Обсудить расчёт изделия
Если вам необходимо выполнить расчёт пластиковой, полимерной или композитной детали, отправьте описание задачи и имеющиеся исходные данные.
Инженерное бюро ПКТ поможет определить состав расчёта и необходимые исходные данные.
Некоторые из основных видов расчетов включают в себя:
Структурный анализ: Этот вид расчетов занимается анализом прочности, жесткости и деформаций деталей и конструкций под действием различных нагрузок.
Динамический анализ: Этот вид расчетов занимается анализом поведения структур или систем под действием колебаний и динамических нагрузок.
Гидродинамика: Эти расчеты связаны с анализом потоков жидкостей или газовс целью для понимания распределения давления, скорости и направления потоков в каналах и полостях форм.
Теплопередача: Этот вид расчетов занимается анализом процессов теплопередачи в системе под действием конвекции, теплопроводности или излучения.
Эти расчеты используются в различных инженерных областях. Каждый вид расчетов требует специфических математических моделей, программного обеспечения и специализированных знаний для получения точных и надежных результатов.
В зависимости от условий внешнего воздействия и способа приложения нагрузки выполняются следующие виды расчетов:
Примеры статического расчета с помощью пакета ANSYS:
Расчеты проводятся как для изотропных, так и анизотропных систем. Для определения напряжений и деформаций в изделии могут использоваться различные модели материала:
— упругость (термоупругость);
— вязкоупругость;
— пластичность;
— вязкопластичность;
— гиперупругость (термогиперупругость).
Инженерное бюро проводит расчет типов соединений деталей. Соединения деталей, применяемые в машино- и приборостроении, могут быть подвижными и неподвижными, разъемными и неразъемными. На основе расчета делается вывод, например, о выборе неразъемного неподвижного соединения: запрессовки, клеевого соединения, сварки, заформовки и т.п.
Основные виды расчетов:
— болтовое и шурупное соединение (выбор конструктивных параметров соединения, профиля резьбы и т.д.)
— соединение защелкой (расчет жесткости, выбор геометрии соединяемых деталей и т.д.)
— сварные соединения (выбор вида сварки, геометрических параметров сварочного шва и т.д.)
— клеевые соединения (выбор типа клея, оптимизация механических свойств клеевого материала и т.д.)
— металл-полимерные и гибридные соединения (расчет остаточных напряжений, коробления, прочности соединения и т.д.)
Примеры модального анализа:
Примеры динамического анализа с помощью пакета ANSYS:
