Timošenko Riba Piirid: Lainete FE Arvutamine

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-25 03:37

Kunagi lühemad tootearendustsüklid nõuavad suure jõudlusega modelleerimise lähenemisviise ja arvutusalgoritme. FVA Workbenchi arvutusmeetodid põhinevad analüütilistel meetoditel, mis on aastakümnete jooksul välja töötatud ajamitehnoloogias ja kinnitatud FVA teadusprojektide kaudu. Nende lahenduste eeliseks on suur arvutusvõime väga heade tulemustega

Kuid kõiki kehasid ei saa analüütiliselt piisavalt täpselt kirjeldada. Seetõttu võetakse FVA Workbenchis lõplike elementide lähenemise abil arvesse eriti korpust, planeedikandjaid, rattakehi ja võlli.

FE keerukate geomeetriate jaoks

FE-lähenemine sobib üldiselt keerukate komponentide geomeetriate jaoks, mida ei saa enam analüütiliste lähenemisviiside raames kaardistada (joonis 1). Seda erinevust selgitatakse allpool, kasutades võlli arvutamise näidet, mis on äsja integreeritud FVA Workbenchi versioonis 5.6, kasutades FE lähenemist.

Laine deformatsiooni arvutamine

Lainedeformatsioon arvutatakse FVA Workbenchis, kasutades Timošenko meetodit. Selle lähenemisviisi korral ühendatakse Euleri / Bernoulli meetodi kohane paindedeformatsioon nihke deformatsiooni arvessevõtmisega. Timošenko lähenemisviisil on järgmised piirangud:

• Komponendi ristlõikepindala ei punnita.
• Arvutatakse ainult pöördesümmeetrilised komponendid (täis- ja õõnesvõllid).
• Koonilised või kumerad kontuurid asendatakse astmelise silindri sektsioonidega.
• Jõud ja hetked tutvustatakse keskteljel.
• Võimsuse voolu astmelise lainega ei võeta õigesti arvesse.

Enamiku võlli geomeetriate korral ei põhjusta need piirangud tegelikke võlli deformatsioonidest kõrvalekaldeid. Kui aga kasutatakse keerukamaid geomeetriaid või kui soovite kontrollida, kas Timošenko riba piirangud võlli geomeetrias põhjustavad märgatavaid kõrvalekaldeid, saab FVA Workbench versioonist 5.6 arvutada võlli deformatsioone ka FEM abil.

Selleks saab FVA Workbenchis üles seatud laineid sisemiselt võrku ühendada. Keerukamate geomeetriate korral saab CAD-programmidest eksporditud laineid lugeda ja võrku ühendada. Kontaktisõlmede võrkude loomine ja määramine ülejäänud edastusmudeliga toimub suures osas automaatselt.

Kasutajate kohtumine mehhatroonilise ajamitehnoloogiaga

Mehhatroonilise ajamitehnoloogia kasutajakohtumisel keskendutakse käikude, sidurite ja pidurite mehaanilistele komponentidele, samuti nende kujundusele, mõõtmetele ja koostoimele üldises mehhatroonilises süsteemis.

Rohkem infot

FE-lainele kiiresti ja tõhusalt

Kasutajajuhised on loodud maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks, nii et FE-laine saab väga lühikese aja jooksul modelleerida, võrku ühendada ja arvutada. Sisevõrkude loomiseks võib võrgu jaoks kasutada nii lineaarseid kui ka ruutmeetrilisi tetraedrilisi elemente. Vaid mõne klõpsuga saab iga kasutaja luua FE arvutamiseks täisväärtusliku võrgu, isegi ilma FE eriteadmisteta. See automatiseeritud võrgustumine on võimalik, kuna siin teostatud deformatsioonianalüüs seab võrgusilma peenusele palju vähem nõudmisi kui stressianalüüs.

Kasutajate kohtumine mehhatroonilise ajamitehnoloogiaga

Teie tee efektiivse jõuülekande juurde

Arvutusnäide: Timošenko võrdlusriba - FE meetod

Vahe FE arvutamise ja Timošenko arvutuse selgitatud allpool , kasutades näiteks astmelise võlli. Võrdlusarvutused viidi läbi lihtsustatud võlli geomeetriaga (joonis 2). Võllil on kaks laagrit ja selle keskel on koormatud ühe jõuga.

• Võrdlusarvutuste jaoks muudetakse keskmise võlli sektsiooni välisläbimõõtu.
• Suhted vahemikus 1 (sujuv laine) kuni 3,5 (väga tugev lõik) on erinevad.
• Võlli põhiläbimõõt on 50 mm.

FE-meetod FVA Workbenchis

FE elementide jäikuse sidumiseks analüütiliste lähenemisviisidega taandatakse jäikus liitumispunktidesse. Võlli puhul on ühenduspunktid laagrid, käigud, koormuse rakenduspunktid või haakeseadised. Redutseerimisel määratakse ühenduspunktide jaoks jäikusmaatriks, mis kirjeldab deformatsioonikäitumist ühenduspunktides, samuti kogu FE komponendi täielikku arvestamist. Seetõttu on arvutamisel nähtavad ainult ristpunktid.

Arvutamine kõigi deformatsioonide mõjul

Järeltöötlusetapis saab kogu komponendi deformatsioone arvutada ühenduskohtade koormuste abil. See protseduur võimaldab suure jõudlusega arvutamist ülekande kõigi deformatsioonide mõjul. Mõju hammasülekandele on eksperimentaalselt näidatud uurimisprojektis FVA 592 II.

Kahe meetodi kõrvalekalded

Joonisel 3 on näidatud maksimaalne võlli sügavus keskmise segmendi välisläbimõõdu ja külgnevate võlli sektsioonide läbimõõdu suhte suhtes.

On näha, et sujuva laine korral annab analüütiline lähenemisviis sama tulemuse kui FE arvutus. Läbimõõdu suurenemisest 1,25-kordselt arvutab analüütiline lahendus selle võlli geomeetria jaoks madalama süvise kui FE arvutus. Alustades keskmise sektsiooni läbimõõdu 3-kordsest suurendamisest, näitab FE arvutus pidevat langust 23% rohkem kui analüütilise lähenemise korral.

Sel juhul võib erinevuse omistada kahele põhjusele: ühelt poolt on see tingitud ebaühtlaselt jaotunud jõu voolust ristlõikes ja teiselt poolt on see tingitud võlli ristlõike kumerusest läbimõõduga sammu piirkonnas (joonis 4). Nagu eespool kirjeldatud, ei võeta neid kahte mõju Timošenko analüütilises lähenemisviisis arvesse.

Käikude arendamine

Valmistage keerukad arvutused kasutajasõbralikul viisil

Praktiline näide

Kirjeldatud erinevusi võlli läbipainde arvutusmeetodis saab kindlaks teha ka praktilistes käigumudelites, näiteks joonisel 5 näidatud kaldus spiraalse käigu korral.

Siin viidi väljundfaasi näo koormuse jaotamine kõigepealt vahevõlli järgmiste variantide jaoks:

• Kõigi lainete analüütiline arvutus
• Vahelaine FE arvutamine, ülejäänud lained arvutati analüütiliselt.

Joonis 6 näitab mõlema arvutatud variandi koormuse jaotust. Ehkki siin pole mõju võlli läbipaindele nii tugev kui joonisel 2 toodud teoreetilises näites, näitab vahevõlli arvutamine FE-ga laoteguri KHß märgatavat suurenemist 1,22-lt 1,27-ni.

Lainete ja väljavaate realistlik kujutamine

Samaaegselt lainete FE arvutamise rakendamisega on lainete graafilist esitust 3D-mudelis oluliselt parandatud. Alates FVA Workbenchi versioonist 5.6 on 3D-mudelis realistlikult välja toodud selliste sälkude nagu sulgede võtmed, sisselõigetega ristkülikukujulised võllilabad ja ristkülikukujuliste soontega detailne geomeetria, nii et kasutaja saab tehtud geomeetriakannete kohta graafilist tagasisidet (joonis 7).

Neid täiustusi viiakse läbi ka järgmises FVA Workbenchi versioonis, et rakendada FKM-i juhiseid võlli ohutuse arvutamiseks, mis siis täiendab kehtivat võlli ohutuse arvutust vastavalt DIN 743.