Ghid.4.6

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

Ghid.4.6 Verificarea elementelor 5, 6 și a legăturii 5-6 (țeavă- țeavă) cu FEA (ANSYS)

1. MODEL DE ANALIZĂ ŞI DATE DE INTRARE

Model de analiză

Schema de încărcare (conform sistemului de coordonate al DRA)

Modelul de analiză FEA cu ANSYS

Parametri geometrici conform ANSYS

Date de intrare (Ex.3.4, Ex.4.1, Ex.4.2, Ex.4.3)

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

Momente: M_X5 = 25500 Nmm, M_Y5 = 183500 Nmm, M_Z5 = 24000 Nmm.

Parametri geometrici: Z₁ = 180 mm; h₄ = 15 mm, L₆ = 70 mm, h₅ = 50 mm, t₅ = 5 mm, h₆ = 60 mm, t₆ = 5 mm; h₇ = 50 mm, x = 5 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_Y = 300 N, F_z = 0 (forța F_Z, deoarece, se transmite prin asamblarea cu bolț, nu se va lua în considerare).

Momente: M_x = -M_X5 = -25500 Nmm, M_y = M_Y5 = 183500Nmm; M_z = M_Z5 = 24000Nmm

Parametri geometrici: H_e = 60 mm, V_e = 60 mm, H = 50 mm, V = 50 mm, H_i = 30 mm, V_i = 30 mm, H₁ = 50 mm, V₁ = 50 mm, L₁ = 3 mm, L₂ = 10 mm; FD1= 40 mm și FD4 = 165 mm pentru Body1; FD1= 35 mm pentru Body2.

Material:S235, oţel de uz general sudabil cu σ_at = σ₀₂/c_a = 235/1,3 = 180 MPa (deoarece modelul FEA este mai precis s-a adoptat valoarea coeficientului de siguranță admisibil, c_a = 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-oțel

2. INTRODUCERE DATE ÎN MEDIUL WORBANCH ANSYS (Anexa.AN.1 )

2.1 Lansarea proiectului

Descărcare, salvare şi deschidere aplicaţie

FEA_5-6 ® [se va dezarhiva aplicația, FEA 5-6.zip și se va salva].

Deschiderea mediului Workbanch (ANSYS)

¿ ® [se deschide fereastra ].

Deschiderea proiectului (aplicației)

¿ () ® [se va selecta folderul în care se află fișierul (aplicația)], [se va selecta numele fișierului

¿], apare fereastra în care apare schema proiectului A, generat anterior, cu modulele componente:

Obs. Se observă că toate modulele sunt updatate ()

2.2 Preprocesarea datelor

2.2.1 Modificarea valorilor parametrilor geometrici

Încărcarea modulului DesignModeler
¿¿ ® apare fereastra cu modelul geometric:

Modificare valori dimensiuni

Modificare valori dimensiuni profile

¿ ® ¿ ® : [se modifică valorile dimensiunilor He, Ve (fig. c)] ® (apare modelul modificat).

¿ ® ¿ ® : [ se modifică dimensiunile Hi, Vi, H, V (fig. c)] ® (apare modelul modificat).

Modificare valori dimensiuni contur de rezemare

¿ ® ¿ ® : [ se modifică dimensiunile H1, V1, L1, L2 (fig. c)] ® (apare modelul modificat).

a b c

Modificare valori lungimi de extrudare

¿ ® : [se modifică valorile dimensiunilor FD1, FD4 (fig. a)] ® (apare modelul modificat).

¿ ® : [se modifică valorile dimensiunilor FD1 (fig. b)] ® (apare modelul modificat).

a b

Salvare proiect și revenire în fereasrea principală

¿ ® ¿ (poziționat în bara aplicațiilor) ® (apare ferestera unde este schema proiectului A)

2.2.2 Modificarea valorilor parametrilor modelului FEA

Încărcarea modulului Static Structural
¿¿ ® apare fereastra cu modelul FEA:

Upgrade model geomeric

® ¿ (apare modelul geometric modificat).

Discretizarea modelului

Discretizarea cu parametrii impliciți

® ¿, apare modelul FEA:

Obs. Modelul FEA obținut a fost generat cu parametrii de discretizare definiți implicit. De obicei, discretizarea cu acești parametri conduce la un număr mărit de noduri și deci la un timp de rezolvare mult mărit, mai ales în cazul calculatoarelor cu resurse hard reduse. Pentru diminuarea timpului de rezolvare, se pot modifica parametrii de discretizare urmat de rediscretizare prin parcurgerea etapei următoare.

Modificarea parametrilor de discretizare și rediscretizarea (dacă este cazul)

- modificarea dimensiunii elementului finit, pentru corpuri,

¿ ® ¿® : ¿, [se activează opțiunea ¿¿ și se modifică valoarea din coloana din dreapta, ex. 5.0 (fig. a)].

- modificarea dimensiunii elementului finit în zonele de contact

¿ ® ¿ ® : [se activează opțiunea ¿¿ și se modifică valoarea din coloana din dreapta, ex. 5.0 (fig. b)] )] (se repetă această succesiune și pentru grupurile:, și ).

a b

- rediscretizarea cu parametrii modificați.

® ¿ (apare modelul FEA modificat).

Modificarea încărcărilor

¿.

Modificarea forțelor

¿ ® : [se modifică valorile , , (fig. a)] ® (apare modelul modificat).

Modificarea momentelor

¿ ® : [se modifică valorile , , (fig. a)] ® (apare modelul modificat).

a b

Salvarea modelului

¿ ® ¿

3. REZOLVAREA MODELULUI ȘI SALVAREA

Rezolvarea modelului

® ¿.

Salvarea modelului cu rezultate

¿ ® ¿

4. REZULTATE Și VERIFICĂRI

Vizualizarea încărcărilor și reacțiunilor

Vizualizarea forțelor și momentelor de încărcare

Vizualizarea forțelor din zona de reacțiune

Vizualizarea deplasărilor

Vizualizarea tensiunilor

Vizuazarea tensiunilor echivalente din modelul global (corpurile 5&6)

Vizualizarea tensiunilor echivalente din corpul (țeava) 5

Vizualizarea tensiunilor echivalente pe modelul corpului ( țevii) 6

Vizualizarea presiunilor și tensiunilor din zonele de contact

Vizualizarea presiunilor pe suprafețele de contact

Vizualizarea tensiunilor tangențiale (de frecare) pe suprafețele de contact

Verificări

Verificare la deformații

δ ≤ δ_a; 0,106 ≤ 5 mm (se verifică).

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

Verificarea tensiunii echivalente (von Mises)

σ_{ech_max} ≤ σ_at; 93,7 ≤ 180 MPa (se verifică),

unde σ_{ech_max} reprezintă maximul tensiunilor echivalente din fig. de mai sus, σ_as– tensiuneaadmisibilă la tracțiune a materialului corpului (țevii) 6.

Verificarea presiunii normale de contact

p_max ≤ σ_as; 43,581 ≤ 90 MPa (se verifică),

unde, p_{_max} reprezintă maximul presiunii din fig. de mai sus, σ_as– tensiuneaadmisibilă la strivire a cuplului de materiale.

Verificarea tensiunii tangențiale de contact

τ_max ≤ τ_as; 0,51 ≤ 45 MPa (se verifică),

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