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

Ghid.5.5 Verificarea elementelor 7, 8 și a legăturii 7-8 (țeavă-țeavă) cu FEA (ANSYS)

1. MODEL DE ANALIZĂ ŞI DATE DE INTRARE

Model de analiză

Schema de încărcare conform sistemului de coordonate XYZ al DRA

Modelul de analiză (FEA) cu ANSYS

Parametri geometrici conform ANSYS

Date de intrare (Ex.5.1)

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

Momente: M_X7 = 75000 Nmm, M_Y7 = 452000 Nmm, M_Z7 = 33000 Nmm.

Parametri geometrici: L₇ = 115 (105) mm, L₈ = 85 (95) mm; L_7-8 = 60 mm; h₇ = 50 mm, t₇ = 5 mm h₈ = 60 mm, t₈ = 5 mm;

Material: S235, oţel de uz general sudabil.

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

Parametri asociați modelului ANSYS

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

Momente: M_x = M_Y7 = 452000 Nmm, M_y = M_Z7 = 33000 Nmm; M_z = -M_X7 = -75000 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; FD1= 30 mm și FD4 = 55 mm pentru Body2; FD1= 85 mm și FD4 = 30 mm pentru Body1.

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-oțel

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

2.1 Lansarea proiectului

Descărcare, salvare şi deschidere aplicaţie

FEA_7-8 ® [se va dezarhiva, FEA_7-8.zip și se va salva].

Deschiderea mediului Workbanch (ANSYS)

¿ ® [se deschide fereastra ].

Deschiderea proiectului (aplicației)

¿ () ® [se va selecta folderul FEA 7-8 în care se află fișierul (aplicația)], [se va selecta numele fișierului

¿], apare ferestera în care apare proiectul A, dezvoltat 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. a)].

¿ ® ¿ ® : [ se modifică dimensiunile Hi, Vi, H, V (fig. b)].

a b

Modificare valori lungimi de extrudare

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

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

a b

Salvare proiect și revenire în fereastra principală

¿ ® ¿ (apare ferestera în care apare proiectul 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

® ¿, 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

¿ ® : [modifică valorile , , , de ex. 300, -700, 1500 (fig. a)].

Modificarea momentelor

¿ ® : [modifică valorile , , , de ex. 452000, 33000, -75000 (fig. b)].

a b

¿ ® ¿.

3 REZOLVAREA MODELULUI ȘI SALVAREA

® ¿.

4 REZULTATE Și VERIFICĂRI

Vizualizarea încărcărilor și reacțiunilor

Vizualizarea zonei de rezemare, forțelor și momentelor de încărcare

¿

¿

¿

Vizualizarea forțelor din zona 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 7

¿

Vizualizarea tensiunilor echivalente pe modelul 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; 0,06 ≤ 5 mm (se verifică).

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

Verificarea tensiunii echivalente

σ_{ech_max} ≤ σ_at; 54,246 ≤ 132 MPa (se verifică),

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

Verificarea presiunii normale de contact

p_max ≤ σ_a3; 21,33 ≤ 70 MPa (se verifică),

unde p_{_max} reprezintă maximul presiunii din fig. de mai sus.

Verificarea tensiunii tangențiale de contact

τ_max ≤ τ_as; 2,92 ≤ 40 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