ABAQUS (2)

Universitatea din Pitesti

Facultatea de Mecanica si Tehnologie

Departamentul de Mecanica si Management Industrial

Program de master: IMFP

Studiul influentei frecarii asupra epruvetei supusa la incercarea la compresiuneProf. indrumator: .l dr. ing Monica IORDACHE

Student: Bratu RazvanAn universitar: 2013-2014Cuprins

3Introducere

4Partea I Studiul influentei frecarii asupra epruvetei supusa la incercareala compresiune

4I.1Geometria utilizata la simulare

14I.2. Analiza rezultatelor obtinute la simularea incercarii la compresiune

142.1 Analiza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecare

172.2 Analiza starii de deformare in functie de coeficientul de frecare

202.3 Evolutia fortei de compresiune in functie de coeficientul de frecare

21Concluzii

Partea a II-a Dimensionarea elementelor cu ajutorul Metodei Elementelor 22Finite componente ale unui produs

22II. 1 Definirea rolului funcional al produsului

23II. 2 Stabilirea gradelor de libertate ale pieselor componente

23II. 3 Stabilirea solicitrilor pieselor componente ale produsului

24II. 4 Simularea solicitrii pieselor componente cu MEF

34Concluzii

35Bibliografie

Introducere

Studiul se va realiza simulnd procesul de compresiune cu ajutorul programului Abaqus 6.12/Student Edition.

Programul de simulare ABAQUS/CAE este un sistem complet,modular, de calcul cu elemente finite, fiind dezvoltat de firma Karlson and Soresen, USA pentru staii de lucru i calculatoare PC.

Lucrarea este structurata in 2 capitole dupa cum urmeaza:

In primul capitol Studiul influentei frecarii asupra epruvetei supusa la incercareala compresiune este prezentata realizarea epruvetei si a celor doua placi, atribuirea materialului si a caracteristicilor acestuia, asamblarea placilor cu epruveta, stabilirea variabilelor ce vor fi anlizate, interactiunile si contactele aferente, incastrarea si fortele distribuite, dicretizarea piesei si lansarea calculelor precum si rezultatele incercarii la compresiune.

In cel de-al doilea capitol Dimensionarea elementelor cu ajutorul Metodei Elementelor Finite componente ale unui produssunt prezentate Definirea rolului funcional al produsului, Stabilirea gradelor de libertate ale pieselor component, Stabilirea solicitrilor pieselor componente ale produsului, Simularea solicitrii pieselor componente cu MEF.Obiectivele lucrarii sunt urmatoarele:

Urmarirea influentei coeficientului de frecare supra tensiunilor defratiei si fortelor de deformare;

Analiza modelului in ABAQUS;

Variaia coeficientului de frecare pentru acelasi model in aceleasi conditii pentru a vedea impactul ce il are frecarea asupra modelului supus la compresiune.

Analiza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecare Analiza starii de deformare in functie de coeficientul de frecare Evolutia fortei de compresiune in functie de coeficientul de frecarePartea I Studiul influentei frecarii asupra epruvetei supusa la incercareala compresiune

I.1Geometria utilizata la simulare Modulul PART

Modelul in cazul de fata se realizeaza pe un model 3D deformabil. Avand in vedere datele de intrare prezentate mai jos in tabelul 1, se construieste modelul ce urmeaza a fi analizat.

Tabelul 1MaterialModulul de elasticitateCoeficientul lui PoissonMPaKn

OLC152100.29250416.50.147

Alte date necesare constructiei modelului: diametrul cilindrului D=20mm; coenficientul de frecare ;

lungimea l = 30mm.

Se impune o deplasare a platoului superior de 20 mm.

Se realizeaza mai intai cilindrul utilizand instrumentele din modulul PART:

Se construieste si placa cu care se va realize compresiunea:

Se va asigura ca in momentul compresiunii, cilindrul supus fortei deformatoare sa nu depaseasca dimesiunile platoului.

De asemenea este importanta si denumirea corespunzatoare a fiecarui element in parte pentru a evita confuziile si erorile programului. Modulul PROPERTY

Corpul ce va fi supus la compresiune este din materialul 40Cr10. In acest modul se vor atribui materialul solidului impreuna cu o serie de caracteristici, cum ar fi modulul de elasticitate longitudinal, coeficientul lui Poisson, densitatea, tensiunea de curgere si deformatia plastica. Se creeaza materialul cu caracteristicile mentionate mai sus specific pentru tipul de analiza efectuat. Astfel se introduce densitatea materialului:

Pentru definirea elasticitatii, vom introduce modulul de elasticitate si coeficientul lui Poisson:

Pentru definirea plasticitatii, vom introduce tensiunea de curgere si deformatia plastic corespunzatoare, urmate de valori successive ale tensiunilor si deformatiile plastice corespunzatoare pana la ruperea materialului:

Valorile de mai sus s-au obtinut prin variatia lui cu 0.01 in intervalul [0,1], conform relatiei: . Pentru a putea confirma faptul ca materialul a fost atribuit, selectam pictograma Assigne section, dam clic pe piesa , selectam comanda Done si vom obtine piesa de culoare verde ca in imaginea de mai jos.

Modulul ASSEMBLY

Pentru a asambla modelul, se va selecta modulul Assembly, dam clic pe pictograma Instance part, selectam optiunea Dependent si apoi dam comanda OK. Apoi se selecteaza cele 2 placi (partea incastrata si partea mobila) si epruveta. Aici se construiesc si cele doua puncte de referinta RP1 si RP2.

Modulul STEP

In modulul STEP se mai defineste un pas fata de cel initial (Step 1) care este necesar pentru a analiza modelul. In pasii creati in acest modul se aplica ulterior conditiile la limita si solicitarile in punctele de referinta pentru variabilele ce vor fi analizate.

Modulul INTERACTION

Aici se defineste tipul de contact si proprietatile acestora. In cazul de fata vor exista doua tipuri de contacte si patru interactiuni:

intre platoul mobil si capatul de sus (mobil) al cilindrului (kinematic contact method);

intre platoul incastrat si capatul de jos (incastrat) al cilindrului (kinematic contact method);

intre platoul mobil si cilindrul lateral (penalty contact method);

intre platoul incastrat si cilindrul lateral (penalty contact method).

In acest modul se asociaza nodul de referinta al corpului rigid prin impunerea unei constrangeri (conditii la limita pentru RP1 si RP2):

Modulul LOAD

Aici se realizeaza incastrarea uneia dintre placi si se introduce valoarea cu care o sa se deplaseze cealalta placa (in acest caz 20 mm) in vederea deformarii corpului supus la compresiune.

Modulul MESH

Discretizarea piesei se face in modulul Mesh. Mai intai selectam optiunea Part (placa sudata), apoi activam pictograma Partition face, dam clic pe fata piesei unde vrem sa aplicam forta, dam Done, clic pe o muchie a piesei, se creeaza un cerc si apoi selectam comanda Done.In acest modul are loc fragmentarea piesei (cilindrul) ce este supusa la compresiune datorita deplasarii placii mobile.

Modulul JOB

Se ruleaza programul pentru fiecare model (trei modele datorita variatiei coeficientului de frecare) si o sa calculeze in mod automat deformarile. Se vor obtine rezultate sub forma imaginii de mai jos:

I.2. Analiza rezultatelor obtinute la simularea incercarii la compresiune2.1 Analiza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecareAnaliza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecare este prezentata in imaginea urmatoare:

Mai jos este reprezentat graficul forta-timp pentru valoarea de 0,3 a coeficientului de frecare. Dupa cum se poate vedea pe grafic tensiunea din material creste simultan cu timpul de actionare asupra materialului.

Analiza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecare este prezentata in imaginea urmatoare:


Analiza starii de tensiune in functie de coeficientul de frecare este prezentata in imaginea urmatoare:


2.2 Analiza starii de deformare in functie de coeficientul de frecare

Analiza starii de deformare in functie de coeficientul de frecare este prezentata in imaginea urmatoare:

Mai jos este reprezentat graficul deplasare-timp pentru valoarea de 0,3 a coeficientului de frecare. Dupa cum se poate vedea pe grafic deplasarea de material creste simultan cu timpul de actionare al fortei asupra materialului.





2.3 Evolutia fortei de compresiune in functie de coeficientul de frecare

In functie de coeficientul de frecare , evolutia fortei de compresiune este prezentata in figura urmatoare:

ConcluziiIn cazul utilizarii unui coeficient de frecare mai mare forta de compresiune este mai mare.

Pentru coeficientul de frecare forta de compresiune este F=1260.14 N;



Pentru cele trei cazuri forta de compresiune este realizata la o deplsare a placii superioare (mobile) de 20mm.Prin urmare dupa cum se observa din figurile de mai sus, odata cu cresterea fortei de frecare se inregistreaza cresteri pentru tensiunile ce se regasesc asupra epruvetei, deformatiile la care este supusa si forta necesara deformarii acesteia.

Partea a II-a Dimensionarea elementelor cu ajutorul Metodei Elementelor

Finite componente ale unui produs

II. 1 Definirea rolului funcional al produsului

Produsul studiat este fi un dispozitiv de frezart.

Funcia principal a dispozitivului este aceea de a orienta piesa pe maina de gurit, astfel nct s permit realizarea operatiei de frezare n condiiile de precizie cerut i de a o fixa n poziia respectiv pe tot timpul lucrului, adic pe toat durata ct se realizeaz operatia.

II. 2 Stabilirea gradelor de libertate ale pieselor componente

II. 3 Stabilirea solicitrilor pieselor componente ale produsului

Legturile cinematice sunt definite de numrul de grade de libertate legate fiecrui element princontactele pe suprafeele respective.

Contactul C17 corespunde unui sprijin pe o suprafea cilindric, legndu-se piesei patru grade de libertate.

Contactul C18 corespunde unei suprafee cilindrice, legndu-se piesei patru grade de libertate.

Contactul C19 corespunde unei suprafee elicoidale i se leag prezonului cinci grade de libertate.

Contactul C20 este un contact pe o suprafa plan pe care se leag corpului la infiletarea piulitei trei grade de libertate.

Contactul C21 corespunde unei suprafee cilindrice, legndu-se piesei patru grade de libertate.

Contactul C22 corespunde unei suprafee cilindrice, legndu-se corpului bridei patru grade de libertate.

II. 4 Simularea solicitrii pieselor componente cu MEF

Se defineste geometria elementului analizat si a pieselor cu care acesta vine in contact in modulul Part.

Realizat modelul 3D al piesei (brida).

Din modulul Part am selecta pictograma Create part, iar in fereastra deschisa care am scris numele piesei brida , apoi am selectat comanda Continue.

Desenam schita piesei, in vedere de sus, apoi cotam piesa cu ajutorul pictogramei Add dimension si selectam comanda Done, ne va aparea fereastra Edit Base Extrusion in care vom inregistra inaltimea totala a bridei (35 mm), apoi selectam OK.

Se va obtine o piesa 3D ca in imaginea de mai jos.

Cu ajutorul comenzii Create Cut:Extrude vom indeparta excesul de material pana vom obtine desenul 3D al bridei.

Se deseneaza partea care trebuie indepartata, si se selecteaza Done.

Va aparea fereastra Edit Cut Extrusion in care vom inregistra inaltimea de indepartare a materialului (23 mm), apoi selectam OK.

Se va obtine piesa intr-un stadiu intermediary de prelucrare, ca in imaginea de mai jos.

Se procedeaza la fel pentru celelalte operatii pana se obtine modelul 3D al bridei.

Definirea materialului si a sectiunii se face in modulul Property. Vom selecta pictograma Create material, in fereastra deschisa vom scrie denumirea materialului olc45 , densitatea si constantele de elasticitate ale acestuia apoi vom selecta OK. Pentru a atribui materialul si sectiunea piesei selectam pictograma Create section si apoi comanda Continue si OK.

Apoi selectam pictograma Assigne section, dam clic pe piesa , selectam comanda Done si vom obtine piesa de culoare verde ca in imaginea de mai jos.

Se va crea asemanator modelul 3D al unei Bucsi, ca in imaginea de mai jos.

In modulul Assembly se aduce brida (element deformabil) si piesele cu care aceasta vine in contact (elemente rigide). Acestea ocupa pozitii definite in Sketch fata de sistemul de referinta.

Se va pictograma Instance part, selectam optiunea Dependent si apoi dam comanda OK.

Pentru a adduce ansamblul in pozitia corecta se muta rida utilizand optiunea Instance/Translate. Mai se selecteaza bucsa, se selecteaza punctul care se muta sau se introduc de la tastatura coordonatele, apoi se selecteaza punctul in care trebuie sa ajunga sau se introduc coordonatele.

In modulul Step se selectarea pictograma Create step, apoi alegem optiunea Dynamic, Explicit si dam Continue si OK.

Se stabileste contactul dintre bucsa (element rigid-prima suprafata) si brida(element deformabil) ca fiind unul cu frecare. Coeficient de frecare = 0,1.

Tot in modulul Interaction se creeaza un nod de referinta pentru rigid. Acesta poate fi plasat oriunde; in cazul in care trebuie sa se aplice incarcari acestea vor fi aplicate in acest nod.

In modulul Mesh se partitioneaza suprafata bridei care vine in contact cu rozeta si suprafata bridei care vine in contact cu piesa de prelucrat pentru a stabili incarcarile.

In modulul Load se stabilesc incarcarile dupa cum urmeaza:-pe suprafata care vine in contact cu rozeta se aplica sarcina distribuita;

-pe suprafata care vine in contact cu piesa de prelucrat se incastreaza;

-bucsa de ghidare a bridei se incastreaza in nodul de referinta

In modulul Mesh se face discretizarea bridei in elemente si piesa va aparea impartita ca in imaginea de mai jos.

Pentru faza de procesare in care se lanseaza calculul intram in modulul job si realizam urmatoarele comenzi:

Selectam pictograma Create job si o denumim Fisier Andreea apoi dam Continue

Deschidem Job manager si apoi dam Submit Dupa ce procesarea s-a realizat cu success dam comanda Result

Ultima faza, cea de postprocesare ne permite vizualizarea rezultatelor si salvarea acestora.

Prin activarea pictogramei Plot contours on deformed Shape vom vizualiza rezultatele din tabelul din stanga sus pentru tensiunea echivalenta (Misses).

Concluzii

Bibliografie1. Dorin DIACONESCU, Designul conceptual al produselor, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, 2005;

2. CERBU, C. CURTU, Mecanica materialelor composite, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, 2007;

3. V. TACHE, I. UNGUREANU, C. STROE, Elemente de proiectare a dispozitivelor pentru masini-unelte, Editura Tehnica, 1985;

4. V. TACHE, I. UNGUREANU, C. STROE, Proiectarea dispozitivelor pentru masini-unelte, Editura Tehnica, 1995;

c

c

c

c

Documents

ABAQUS (2)