SIMULAREA EFECTELOR LIPSEI UNUI ELEMENT DE FIXARE LA O SEMIAXĂ ROATĂ

Acest exemplu de deformare elastica a unei semiaxe de roată, simulează lipsa unui şurub dintr-un ansamblu de şase şuruburi dispuse simetric şi care trebuie să fixeze elementul. De asemenea, în acest exemplu se observă că găurile din capul de fixare nu se pot umple, ci trebuie lăsate aşa cum sunt desenate în scopul simulării avute în vedere.

 

Fig. 1 Desenul 3D (geometria modelului structural) al semiaxei roții.

Fig. 2 Modelul structural: geometria, condiții la frontieră (fixare), ȋncărcare, datele materialul sunt date ȋn Tabelul 5.

Structura are masa de 5.5291 Kg, volumul 0.000702555 m3, densitatea 7870 kg/m3, iar greutatea 54.1852 N. În Tabelul 2 se dau câteva date importante despre analiza structurală efectuată prin metoda elementelor finite, folosind modulul FEA al programului SolidWorks. Se lucrează ȋn sistemul internațional de unități de măsură, SI.

Studiul de caz prezentat arată că desenul CAD 3D este perfect pentru a fi preluat procesul în analiză structurală. Ceea ce vrea să sublinieze acest exemplu este că la o asemenea piesă, găurile de fixare în şuruburi este interzisă omiterea acestora şi eventuala umplere în procesul de elaborare a geometriei în sistemul CAD, special pentru transformarea în model CAE.

Pentru acest motiv s-a simulat un fenomen important, anume lipsa unui şurub de prindere, defect care în exploatarea reală are o probabilitate apreciabilă. Simularea acestui fenomen în absenţa găurilor în modelul structural este mult mai dificilă, în realitate chiar imposibil de obţinut o aproximare satisfăcătoare.

Tabelul 2 Datele analizei structurale efectuate.

Fig. 3 Proiecția discretizării structurii pe o parte din frontiera.

 

Fig. 4 Distribuția cȃmpului de deplasare relativă rezultantă pe frontiera structurii.

Fig. 5 Distribuția câmpului de deformație specifică rezultantă pe frontiera structurii.

În Fig. 1 este dat modelul geometric aşa cum a fost acesta generat în desen 3D. În acest exemplu, tot în cursul generării modelului CAD a fost fixat şi materialul (Tabelul 1), deoarece fiind materialul real al structurii, aceasta era o informaţie necesară în procesul de excuţie.

În Fig. 2 este dată geometria, încărcărea şi rezemarea pentru modelul structural al axului roată perfect echipat (fără şuruburi lipsă). O imagine asupra modului de discretizare se poate face observând Fig. 3, iar câteva informaţii despre analiza structurală statică ce se face, sunt date în Tabelul 2, preluat ca şi restul informaţiilor, din raportul programului de analiză.

Principalele rezultate ale rulării programului pentru simularea cazului axului roată complet echipat (cu şuruburi) – deplasarea relativă rezultantă (deformaţia), deformaţia specifică totală şi tensiunea echivalentă pe porţiuni de frontiera* sunt date în Fig. 5, Fig. 6.

*În cazul analizelor complete, se poate obţine harta color a oricărei mărimi de stare în orice secţiune a structurii şi în orice punct, binenţeles cu o precizie corespunzătoare.