Задача
Задача работы – проведение расчетных мероприятий для оценки прочности осветительного прибора. Действия предполагают частичное моделирование нагрузок на элементы устройства. По результатам определяется статическая прочность корпуса изделия, размещенного на венце столба или мачтовом кронштейне.
Эксперимент проводится в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60598-2-3-99. Тип моделируемой нагрузки – ветровая (т.е. проводится расчет ветровой нагрузки).
Решение
Светильник представлен изометрической моделью, выполненной в SolidWorks.
Сборка прибора включает следующие компоненты:
- Крышка источника питания.
- Основной корпус.
- Источник питания.
- Плафон.
- Разъемное соединение корпус-труба на базе резьбовых элементов.
- Опорная труба, удерживающая прибор.
- Осветительный светодиодный элемент.
Проведение испытаний
Расчет статический прочности компонентов прибора осуществляется по критерию Мезиса. При моделировании ветрового воздействия используется равнораспределенная нагрузка, затрагивающая максимальную площадь изделия.
Методика испытаний исключает превышение величины остаточной деформации более чем на 1 градус. Для этого работа основных компонентов осуществляется в упругой области деформирования. Прибор жестко фиксируется креплениями, согласно рекомендациям завода-изготовителя.
Моделирование нагрузок проходит в два этапа. Предполагается равномерное воздействие на максимальную площадь поверхности светильника в двух направлениях. При этом учитывается ряд аспектов.
- Для моделирования взаимодействия между элементами прибора используются контактные компоненты с опцией проскальзывания. Действие не предполагает симуляцию трения на границе разделов.
- Резьбовые соединения базируются на контактных элементах, связанных в нормальном и касательном направлении. Последние имеют неразрывное исполнение.
Испытание проводится в рамках статической постановки. При проведении работ учитываются факторы геометрической нелинейности. В роли основного инструмента выступает программный комплекс ANSYS Mechanical.
Распределение нагрузок в 2 режимах испытания поверхности при граничных условиях симметрии
Суммарное перемещение для каждого режима испытаний
Эквивалентные напряжения с масштабированным отображением смещений
Распределение коэффициента запаса прочности с масштабированным отображением смещений
Распределение энергетической ошибки в рамках конечных компонентов изделия
Величина погрешности сопоставима с величиной энергетической ошибки, обусловленной составной конструкцией модели.
Заключение
По результатам испытаний установлена наиболее опасная точка изделия – проем для крепления к трубе посредством резьбового соединения. Узел характеризуется малой относительной энергетической ошибкой. Рост показателя наблюдается в области перехода: головка – стержень болта. Последний используется для соединения корпуса и трубы. Проверка прочности в обозначенном положении не осуществляется. Как результат, напряжения в опасной точке достоверны и могу использоваться для определения прочностных показателей.
По результатам численного моделирования испытаний в ANSYS Mechanical установлено: в обоих режимах минимальный коэффициент запаса прочности изделия под воздействием ветровой нагрузки составляет 2 и 1,7.
