Mogan Gh.L. Buzdugan I.D. Proiectarea dispozitivelor de remorcare. Universitatea Transilvania din Braşov

Ex.6.5 Verificarea elementelor 11, 12, 12’ și a legăturilor 11-12, 11-12’ cu FEA (ANSYS)

1. MODEL DE ANALIZĂ  ȘI  DATE DE INTRARE

Model de analiză

Schema de încărcare conform sistemului de coordonate XYZ al DRA

Modelul geometric conform sistemului de coordonate ANSYS

Parametri geometrici conform ANSYS

Date de intrare

Forţe: F_X = 1500 N, F_Y = 300, F_Z = 700 N.

Momente: M_X11 = 75000 Nmm, M_Y11 = 585000 Nmm, M_Z11 = 90000 Nmm.

Parametri geometrici: L₅ = 550 mm; L_11-12 = 70 mm; h₁₂ = 50 mm, t₁₂ = 5 mm h₁₁ = 60 mm, t₁₁ = 5 mm; L_f = 120 mm.

Material: S235, oţel de uz general sudabil.

Restricții de funcţionare: temperatura, T = (-30…40) ^oC.

Parametri asociați mdelului ANSYS

Forţe: F_x = F_X = 1500 N, F_y = -F_Z = -700 N, F_z = -F_Y = -300 N.

Momente: M_x = -M_X11 = -75000 Nmm, M_y = M_Z11 = 90000 Nmm; M_z = -M_Y11 = -585000 Nmm.

Parametri geometrici: H_e = 60 mm, V_e = 60 mm, H = 50 mm, V = 50 mm, H_i = 40 mm, V_i = 40 mm; pentru Body1 (Body3): FD1= 310 mm și FD4 = 35 mm; pentru Body2: FD1= 35 mm și FD4 = 515; pentru Plane1: FD1= 240 mm; pentru amprenta de reazem (față de Plane2): D = 215 mm și L = 120 mm.

Material:S235, oţel de uz general sudabil cu σ_at = σ₀₂/c = 235/1,3 = 180 MPa (deoarece modelul FEA este mai precis s-a adoptat valoarea coeficientului de siguranță, c = 1,3, mai mică decât în cazul modelelor de proiectare clasice, mai imprecise); tensiuni admisibile de contact: σ_as = 90 MPa, tensiunea normală admisibilă la strivire oțel-oțel, τ_as = 45 MPa, tensiunea tangențială admisibilă la strivire oțel.

Vizualizarea zonelor de rezemare (încastrare) și a  forțelor și momentelor de încărcare

¿

¿

¿

2. REZULTATE

Vizualizarea forțelor din zonele de reacțiune

¿

¿

¿

¿

Vizualizarea deplasărilor

¿ ® apare modelul

Vizualizarea tensiunilor

Vizuazarea tensiunilor echivalente pe modelul global

¿ ® ¿ (marcare valori locale ale tensiunii în puncte ) ® [se va deplasa cursorul și apoi marca cu ¿ punctul de pe model în care se va indica valoarea tensiunii]; pentru ștergerea valorii locale: ¿(Label) ® [se va activa valoarea cu ¿ și apoi se apasă tasata Delete].

Vizuazarea tensiunilor echivalente pe modelul țevii centrale

¿

Vizuazarea tensiunilor echivalente pe modelul țevii dreapta

¿

Vizuazarea tensiunilor echivalente pe modelul țevii stânga

Vizualizarea presiunilor și tensiunilor din zonele de contact

Vizualizarea presiunilor pe suprafețele de contact

¿

¿;

Vizualizarea tensiunilor tangențiale (de frecare) pe suprafețele de contact

¿;

3. VERIFICĂRI

Verificare la deformații

δ ≤ δ_a; 0,507 ≤ 5 mm (se verifică).

Obs. Valoarea săgeții admisibile se impune din condiții de funcționare.

Verificarea tensiunii echivalente (von-Mises)

σ_{ech_max} ≤ σ_at; 137,2 > 132 MPa ( NU se verifică),

unde σ_{ech_max} reprezintă maximul tensiunilor echivalente din fig. de mai sus.

În cazul în care inegalitatea de mai sus NU se verifică se poate opta pentru una din variantele:

a. realegere a unui material mai bun;

b. modificarea geometriei secțiunii transversale adoptând valori mai mari pentru latura pătratului h₁₁ și grosimea g₁₁ cu păstrarea dimensiunii interioare de contact cu țeava 11;

c. realegere material și modificare geometrie.

În acest caz se adopta varianta a. ce presupune alegerea materialului S295 și deci,

σ_{ech_max} ≤ σ_at; 137,2 < 295/1.3 = 226.9 MPa (se verifică),

Verificarea presiunii normale de contact

p_max ≤ σ_as; 10,33 ≤ 90 MPa (se verifică),

unde p_{_max} reprezintă maximul (valoarea absolută) presiunii din fig. de mai sus.

Verificarea tensiunii tangențiale (de frecare) de contact

τ_max ≤ τ_as; 9,23 ≤ 44 MPa (se verifică),

unde, τ_max reprezintă maximul tensiunii tangențiale de contact (fictional stress) din fig. de mai sus, τ_as – tensiunea tangențială admisibilă de contact