Modellezések-3 C-állvány vizsgálata Páczelt István, Szabó Tamás,

Az előadások a következő témára: "Modellezések-3 C-állvány vizsgálata Páczelt István, Szabó Tamás,"— Előadás másolata:

1 Modellezések-3 C-állvány vizsgálata Páczelt István, Szabó Tamás,
Baksa Attila Miskolci Egyetem, H-3515 Miskolc-Egyetemváros

2 Lyukasztógép : SZIM Karcagi gyára

3 FEM-3D Korlát: 640 kByte központi memória címezhetőség
Alszerkezet technika használata Blokkolt együttható mátrixú egyenletrendszer megoldó (max tag egy blokkban) Sávszélesség csökkentésének igénye a futási idő mérséklésére Vizsgált szerkezet 3 alszerkezeten keresztül nyert megoldást: Eredeti felosztással: 81 perc, sávcsökkentéssel 48 perc (IBM PC 8 MHz)

4 A 3 dimenziós (3D)-s testet mikor lehet két dimenziós feladatként kezelni?
Geometriai szimmetria a középsík vonatkozásában A terhelés, peremfeltételek úgyszintén a fenti szimmetriával rendelkeznek A feladat statikus (rezgéstani problémánál a sajátrezgéseknek a szimmetria síkból kilépő iránya is lehet)

5 Sikfeszültségi feladat a (a két oldalsó lemez vastagságát összegző vastagságú testet vizsgálunk 50mm) A terhelés a lyuk mentén egyenletesen megoszló, eredője F=250 kN

6 Axonometrikus kép

7 Számítás IDEAS rendszerrel

8 Végeselem modell 1: Modell-1
Sikbeli kvadratikus háromszögletű állandó vastagságú elemek Az elemméret a tartományon az átlagosan 100 mm nagyságú , kivágás mentén 50 mm méretű , A lekerekítéseknél 12.5 mm A generált csomópontok száma 6968, az elemek száma 3545 A két lemez közötti bordát rudakként modellezzük

9 Terhelés, megfogás

10

11 Végeselemes felosztás sikbeli modellnél

12 Elmozdulás

13 Redukált feszültség [MPa]

14 Modell-2: Térbeli lemezelt szerkezet
Saját síkjában az elemek csomóponti ismeretlenek száma 5, három elmozdulás és a síkba eső két egymásra merőleges tengelykörüli szögelfordulás. Ezek az ismeretlenek egy globális rendszerbe áttranszformálódnak, ahol minden csomópontban három XYZ tengelyirányú elmozdulás és tengelykörüli szögelfordulás alkotja a csomópontbeli általánosított elmozdulás koordinátáit

15 Terhelés

16 Végeselemes felosztás
A felvett elemek száma 8152, a csomópontok száma 16388,

17 Elmozdulás állapot szimmetrikus terhelésnél ([mm]), azaz az elmozdulási vektor abszolút értékének megoszlása. u_max=2.65 mm

18 Redukált feszültség szimmetrikus terhelésnél
A térbeli modell valamelyest lágyabb mint csak a sikbeli állapotot modellező modell.

19 Modell-3 Az előző szerkezetet most terhelje a koncentrált erő excentrikusan, a középsíktól e= 2.8 mm-re. A szerkezet pontjai ebben az esetben már jelentősen kilépnek a XY síkból az elcsavarodás miatt. A kilépés számítására a Modell 1-nél kapott vastagságú testet más vastagságú lemezként vesszük számításba, a tárcsahatással nem számolunk.

20 A helyettesítő lemez hajlítási merevsége azonos az eredeti szerkezeti elem hajlítási merevségével. A kétfajta, egységnyi szélességű keresztmetszet inercianyomatékainak egyenlőségéből a keresett helyettesítő lemezvastagság h= mm.

21 Az excentrikus terhelésből adódó nyomatékot néhány csomóponton szétosztjuk
Kilépés: mm

22 Elmozdulás a sikra merőleges irányban

23 Modell-4 A Modell 2 szerkezetet most terhelje az előző példa szerint a terhelés excentrikusan, a középsíktól e = 2.8 mm-re. A hajlítás hatását vizsgálva a terhelés redukált vektorkettősének síkba eső redő erejét elhanyagoljuk. A nyomatékot ismét szétosztjuk.

24 Terhelés a hajlítás hatásának kiszámolására

25 A síkból való kilépés megoszlása
Kilépés maximuma 0.08 mm

26 Mivel a Modell-4 ismeretlenjeinek száma lényegesen nagyobb, mint a Modell-3 nál használt, a számítási idő megnövekszik. A kétfajta modell gyakorlatilag azonos eredményt ad, ezért a vizsgált típusú konstrukcióknál nem érdemes a nagyobb szabadságfokú modellt használni.

27 Dinamikai modell A Modell 2 alatti végeselemes felosztást megtartva, kíváncsiak vagyunk az első 5 sajátfrekvenciára. A szerszámgépre elhelyezett villamos motorok forgásából adódó harmónikus gerjesztés rezonanciát okozhat, ha a gerjesztés frekvenciája megegyezik az állvány valamelyik sajátfrekvenciájával. E miatt a sajátrezgések meghatározására mindenképpen sort kell keríteni.

28 Az I-DEAS végeselem programrendszer Lánczos-féle módszer alapján határozza meg a sajátfrekvenciákat a1= 21,2 Hz, a2= 51,2 Hz, a3=60,8 Hz, a4= 66,1 Hz

29 Következtetések A bonyolult felépítésű „C” állvány statikai terhelését többféle típusú mechanikai modellel vizsgáltuk. Sikbeli, Térbeli lemez+tárcsa modellekből felépített Excentrikus terhelésnél, a szerkezetnek az eredeti síkjából való kilépést, annak kicsavarodását lemezként ill. lemezelt szerkezetként modelleztük. A lemez modell gyakorlatilag azonos eredményt ad mint a térbeli.

30 Következtetések A rezgéstani vizsgálatnál, azonban már csak a térbeli lemezelt szerkezet modelljét használhatjuk, vagyis a Modell-2-t, mivel a szerkezet pontjai három irányba mozdulhatnak el, továbbá csak ez a modell képes helyesen tükrözni az eredeti szerkezet tömeg és merevségi viszonyait. A számítások megerősítették, azt a gépészmérnöki tapasztalatot, hogy a feszültségcsúcsok az éles sarkak, illetve kis lekerekítésű helyek környezetében alakulnak ki. A feszültségi állapot megbízható számításához a feszültséggyűjtő helyek környezetében lokálisan sűrített elemhálóra van szükség.

31 Köszönöm megtisztelő figyelmüket.