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

Ghid.6.4 Verificarea elementelor 11, 12, 12’ și a legăturilor 11-12, 11-12’ 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 geometric conform sistemului de coordonate ANSYS

Parametri geometrici conform ANSYS

Date de intrare (Ex.6.1, Ex.6.2)

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-oțel

2. INTRODUCERE DATE ÎN MEDIUL ANSYS (Anexa.AN.01)

2.1 Lansarea aplicației

Descărcare, salvare şi deschidere aplicaţie

FEA_11-12 ® [se va dezarhiva, FEA 12-11.zip și se va salva].

Deschiderea mediului Workbanch (ANSYS)

¿ ® [se deschide fereastra ].

Deschiderea proiectului (aplicației)

¿ () ® [se va selecta folderul FEA 12-11 în care se află fișierul (aplicația)], [se va selecta numele fișierului

¿], apare ferestera a proiectul A, dezvoltat anterior, cu modulele componente:

Obs. Se observă că toate modulele sunt updatatae ().

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

Modificare valorii poziției planului de simetrie

¿ ® : [se modifică valoarea dimensiunii FD1].

Modificare valori dimensiuni suprafață de încărcare

¿® ¿ ® : [se modifică valorile dimensiunilor D, L].

Salvare proiect și revenire în fereasrea 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:,, … )

a b

- rediscretizarea cu parametrii modificați

® ¿ (apare modelul FEA modificat).

Modificarea încărcărilor

¿.

Modificarea forțelor

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

Modificarea momentelor

¿ ® : [modifică valorile , , , de ex. -75000, 90000, -585000 (fig. b)].

a b

¿ ® ¿.

3 REZOLVAREA MODELULUI ȘI SALVAREA

® ¿.

4 REZULTATE ȘI VERIFICĂRI

Vizualizarea încărcărilor și reacțiunilor

Vizualizarea 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 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

¿;

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 din (Anexa.ST.02) 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 adoptă 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 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