CATIA - Crearea unui profil pentru o piesa de tip placa
n aceasta aplicatie se traseaza un profil care, prin extrudare
va forma o piesa de tip placa, de forma patrata.n aceast aplicatie
se traseaz profilul din figura 1, care, prin extrudare ntr-o
operatie ulterioar, va forma o pies de tip plac, de form ptrat. Se
va utiliza modulul CATIA Sketcher.
Fig. 1 Pentru generarea corect si rapid a profilului se
utilizeaz instrumentul Rectangle disponibil pe bara Profile. Se
constrng laturile profilului la valoarea 70 (un ptrat). Din
arborele de specificatii, reprezentat n figura 2 se observ c, n
afar de o anumit lungime, laturile ptratului sunt paralele ntre
ele, dar si cu axele sistemului de coordonate.
Fig. 2 Cu ajutorul instrumentului de schitare Corner se
racordeaz laturile ptratului, folosind o metod Trim All Elements
care nltur capetele liniilor ntre care se creeaz racordarea. Raza
de racordare se consider egal cu 12 mm, obtinndu-se profilul din
figura 3. n urma operatiilor de racordare, programul adaug n
arborele de specificatii, pentru fiecare dintre acestea, dou
elemente Tangency (arcul de cerc este tangent la cele dou laturi
anterior concurente) si un element
Radius (arcul de cerc are raza egal cu valoarea stabilit de
utilizator).
Fig. 3 Se observ c, odat cu racordarea laturilor, n schit apar
patru puncte, reprezentnd centrele arcelor de cerc ale racordrii. n
aceste puncte se consider (constrngere de coincident) centrele a
patru cercuri care, n urma unei extrudri ulterioare, definesc
gurile de prindere ale piesei. Cercurile sunt identice si au
diametrul de 12 mm. n figura 4 este reprezentat profilul n momentul
constrngerii complete. Se poate constrnge fiecare element n parte
sau se utilizeaz instrumentul de constrngere Auto Constraint.
Fig. 4 Distanta dintre dou cercuri, pe directie vertical si
orizontal este de 46 mm, conform cu desenul din figura 1. Odat cu
adugarea constrngerilor de verticalitate, orizontalitate, tangent,
coincident si de dimensiuni, profilul este complet definit, iar
utilizatorul l poate
utiliza, spre exemplu, n modulul CATIA Part Design pentru a
obtine un corp tridimensional.
Trecerea ntre cele dou module (CATIA Sketcher si CATIA Part
Design) se realizeaz cu ajutorul instrumentului Exit Workbench,
prezent pe bara de instrumente Workbench. n figura 5 este
reprezentat corpul tridimensional al piesei, obtinut prin extrudare
cu ajutorul instrumentului de modelare Pad din modulul CATIA Part
Design.
Fig. 5
CATIA - Analiza cu elemente finite a unei piese de tip
suport
In aplicatie se studiaza comportamentul unei piese de tip suport
la incarcarea cu o forta de 3kN, folosind metoda elementelor
finite.In aplicatie se va realiza analiza cu elemente finite a unei
piese de tip suport, avand desenul de executie din figura 1. Se
utilizeaza modulul CATIA Generative Structural Analysis.
Fig. 1 Pentru indeplinirea rolului functional, modelul piesei
este prevazut cu doua suprafete de reazem plane si cu o suprafata
de legatura, pe care se va aplica o incarcare. Dupa modelarea
solida in modulul CATIA Part Design, piesa se considera a avea un
material (otel), cu urmatoarele proprietati fizice, importante in
decursul analizei: modulul lui Young (210^11 N/m^2), coeficientul
lui Poisson (0,266), densitatea (7860 kg/m^3), coeficientul de
dilatare termica (1,1710^-5K), rezistenta admisibila (2,510^8
N/m^2). Aceste valori, afisate in figura 2, sunt indicate implicit
de programul CATIA in urma selectarii piesei in arborele de
specificatii si alegerii materialului "Steel" din fereastra de
dialog Library
Fig. 2 Afisarea unor rezultate ale analizei necesita un alt mod
de vizualizare a modelului. Astfel, de pe bara de instrumente View
se extinde grupul de pictograme "Render Style" si se alege
Customize View Parameters, apoi din fereastra de dialog aparuta se
bifeaza optiunile Shading si Material. Ca urmare, modelul capata o
culoare gri inchis, cu reflexe metalice, specifica acestui mod de
afisare. Se acceseaza modulul CATIA Generative Structural Analysis
si se stabileste tipul de analiza statica (Static Case), arborele
de specificatii afisand simultan elementul cu acelasi nume. Desi
programul CATIA defineste implicit reteaua de noduri si elemente
(proces denumit discretizare), se recomanda editarea acesteia si
stabilirea de catre utilizator a dimensiunii elementului finit
(Size), toleranta maxima intre modelul discretizat si modelul real
folosit in analiza (Absolute sag),
tipul elementului (Element type) etc. Pentru aceasta, se executa
dubluclick pe subelementul OCTREE Tetrahedron Mesh aflat in
arborele de specificatii. In figura 3 se prezinta arborele de
specificatii si fereastra de dialog cu acelasi nume, care contine
dimensiunea elementului finit (5 mm), toleranta minima (1,25 mm) si
tipul elementului ca fiind liniar. Asupra fiecarei suprafete plane
de reazem se aplica o restrictie de tip Clamp, asa cum se observa
in figura 4. Arborele de specificatii se completeaza cu
subelementul "Clamp.1", fereastra de dialog contine in campul
"Supports" cele doua fete selectate, evidentiate prin simbolurile
restrictiei.
Fig. 3
Fig. 4 Pe suprafata superioara de legatura se aplica o forta
distribuita, cu valoarea de 3000 N, orientata perpendicular pe
suprafata, in directia opusa axei Z. In arborele de specificatii
devine, astfel, disponibil subelementul "Distributed Force.1",
forta este simbolizata prin patru sageti pe suprafata, valoarea si
orientarea sa, dar si sistemul de coordonate in care a fost creata;
toti acesti parametri pot fi introdusi in campurile corespunzatoare
ale ferestrei de dialog din figura 5. Dupa stabilirea restrictiilor
si a incarcarii, urmeaza etapa efectiva a calculului analizei.
Fig. 5 Apasarea pictogramei Compute conduce la deschiderea
ferestrei de dialog cu acelasi nume (figura 6), in care, pentru
acest caz, utilizatorul selecteaza optiunea "All", un prim efect al
acestei actiuni fiind actualizarea elementului Static Case
Solution.
Fig. 6 Debifarea optiunii "Preview" permite scurtarea procesului
de analiza prin neafisarea ferestrei de informare "Computation
Resources Estimation" (figura 7), cu rol important, insa, in cazul
analizelor foarte complexe, pentru ca ofera informatii asupra
timpului de calcul si a spatiului necesar pe disc.
Fig. 7 Dupa incheierea calculului, utilizatorul are la
dispozitie instrumentele barei Image pentru a vizualiza
rezultatele. Arborele de specificatii se completeaza in functie de
imaginile inserate, in mod implicit una (ultima) devenind activa
prin dezactivarea celorlalte precedente. In figura 8 este
exemplificat arborele, continand o lista cu trei imagini si
pictogramele acestora.
Fig. 8 In figurile 9...12 sunt afisate patru rezultate imagini,
corespunzatoare calculului modelului de piesa considerat in
aplicatie, cu precizarea ca deformatiile sunt prezentate grafic
exagerat pentru a usura etapa de stabilire a concluziilor
analizei.
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12 Pentru a gasi tensiunile maxime, respectiv, minime
aparute in urma analizei, se activeaza rezultatul "Von Mises
Stress", apoi, de pe bara Analysis Tools se foloseste instrumentul
Information spre a afisa fereastra de informare cu acelasi nume. In
figura 13, alaturi de aceasta fereastra, este prezentata si paleta
de culori care insoteste rezultatul imagine Von Mises. Valorile
cele mai mici ale tensiunilor se afla in partea de jos a paletei,
cele maxime in partea de sus a acesteia, dar fereastra de dialog
contine si valorile explicite, in zona "Extrema Values", astfel:
Min: 8,6204910^5 N/m^2 si Max: 2,359610^7 N/m^2.
Fig. 13 Avand in vedere ca rezistenta admisibila a materialului
este de 2,510^8 N/m^2, se poate trage concluzia ca modelul piesei
va rezista fortei distribuite aplicate. Salvarea modelului piesei
si a analizei, impreuna cu rezultatele acesteia se face prin
intermediul optiunii "Save Management" din meniul [File]. Fereastra
de dialog din figura 15 contine in acest moment patru cai catre un
suport magnetic pentru salvarea a patru fisiere, si anume: modelul
piesei in format .CATPart, analiza acestuia in format .CATAnalysis
si doua fisiere suplimentare, unul pentru rezultate (avand extensia
.CATAnalysisResults) si unul pentru calcule
(.CATAnalysisComputations).
Fig. 14 Stabilirea locatiei de salvare pentru fisiere se face
prin selectarea fiecarui fisier si apasarea butonului [Save as...].
Utilizatorul alege destinatia de stocare, avand posibilitatea de a
repeta operatia pentru fiecare fisier in parte. In momentul in care
s-au stabilit locatiile dorite, se poate realiza efectiv salvarea
prin apasarea butonului [Save].
CATIA - Crearea unei flanse cilindricen aceast aplicaie se
prezint etapele obinerii unei flane cilindrice pe baza unui desen
de execuie. n general, pentru reprezentarea flanelor, n desenul de
execuie se folosesc dou proiecii: o seciune longitudinal, n care
apare grosimea flanei, forma gurilor de prindere (netede, filetate,
strpunse, nfundate), modul de mbinare al flanei cu piesa, i o
vedere lateral (frontal), din care rezult forma flanei, numrul i
dispunerea gurilor de prindere. La flanele cilindrice, ptrate i
triunghiulare, centrele gurilor de prindere sunt situate pe un
cerc, denumit cerc purttor, cu originea n centrul geometric al
flanelor. Flanele cilindrice pot avea un numr impar de guri,
dispuse unghiular echidistant, cu centrele pe un cerc purttor. n
aceast aplicaie se prezint etapele obinerii flanei al crei desen de
execuie este n figura 1. Dou dintre gurile de prindere sunt situate
n planul de secionare. Dac gurile de prindere nu sunt situate n
planul respectiv, acestea se rabat n planul de secionare i se
reprezint cu linie punct subire peste hauri. Reprezentarea flanei
cilindrice din exemplul analizat se realizeaz utiliznd
instrumentele de modelare Pad, Circular Pattern, Hole, Pocket,
Chamfer i Edge Fillet.
Fig. 1. Pentru reprezentarea flanei, n modulul CATIA Sketcher, n
planul XY se traseaz un cerc, avnd centrul n originea sistemului de
coordonate i, prin constrngere, diametrul de 102 mm (figura 2).
Fig. 2 Utiliznd instrumentul de modelare Pad din modulul CATIA
Part Design se extrudeaz cercul, cu o valoare de 15 mm, obinndu-se
un cilindru (Pad.1). Se selecteaz suprafaa plan superioar a
acestuia, apoi, n modulul CATIA Sketcher se traseaz un nou cerc
(Sketch.2), concentric cu primul (Sketch.1), de diametru 50 mm. Cu
ajutorul instrumentului de modelare Pad se extrudeaz i acest cerc
cu o valoare de 40 mm, n acelai sens cu prima extrudare (figura 3).
Rezult, astfel, un al doilea cilindru (Pad.2), poziionat deasupra
primului.
Fig. 3
n continuare, n corpul flanei se execut o gaur central, coaxial
cu cei doi cilindri (Pad.1 i Pad.2). Astfel, se selecteaz suprafaa
plan superioar a corpului flanei i se apas pictograma "Hole". n
fereastra de dialog "Hole Definition" se stabilete tipul gurii ca
fiind "Up To Next", cu diametrul de 30 mm (figura 4).
Fig. 4
Pentru a executa gurile de prindere ale flanei, se selecteaz
suprafaa plan superioar a primului cilindru (Pad.1), apoi n modulul
CATIA Sketcher se traseaz un cerc (Sketch.4), cu diametrul de 12
mm, cu centrul poziionat la 39 mm (raza cercului purttor) fa de axa
orizontal de simetrie a corpului flanei (figura 5). De asemenea,
exist o constrngere de coinciden ntre centrul cercului i axa
vertical V.
Fig. 5 Utiliznd instrumentul de modelare Pocket din modulul
CATIA Part Design, se extrage din corpul flanei, pe toat grosimea,
o gaur avnd ca profil cercul desenat anterior (Sketch.4). Pentru a
simplifica modul de creare a celorlalte trei guri de prindere se
selecteaz aceast prim gaur i se copiaz circular (Circular Pattern),
echidistant cu opiunea "Complete Crown", n patru exemplare
(Instances) pe aceeai suprafa plan superioar a cilindrului Pad.1
(figura 6). Centrele acestora se situeaz pe cercul purttor cu
diametrul de 78 mm.
Fig. 6
Fig. 7
Asupra corpului flanei se mai execut dou operaii: una de teire
(Chamfer 2 x 450) a muchiei gurii centrale i una de racordare
(EdgeFillet R5) a cilindrului (Pad.2) la cilindrul (Pad.1). Modelul
final al corpului rezultat, n reprezentare tridimensional, este cel
din figura 7. Cotele care se nscriu pe desenul de execuie al unei
flane sunt: diametrul cercului purttor al centrelor, diametrul
gurilor de prindere, diametrul exterior al flanei, diametrul gurii
centrale, grosimea flanei, raza de rotunjire a colurilor flanei
etc. Pentru proiectarea corect a flanelor sunt importante
urmtoarele recomandri: raza de rotunjire a colurilor flanelor
(ptrate, triunghiulare, romboidale, dreptunghiulare etc.) s fie
egal cu diametrul gurii de prindere, centrul de racordare fiind
comun cu centrul gurii de prindere. La flanele de orice form,
pentru asigurarea condiiilor de rezisten, grosimea materialului
cuprins ntre gaur i marginea flanei trebuie s fie cel puin egal cu
raza gurilor de prindere.
CATIA - Crearea unui profil pentru un corp de revolutieCorpurile
de revoluie se pot modela tridimensional prin mai multe metode, ns,
cea mai simpl este prin rotirea complet (cu un unghi de 3600) a
profilului considerat, n jurul unei axe de simetrie. Rotirea
respectiv se realizeaz cu ajutorul instrumentului de modelare Shaft
din modulul CATIA Part Design. Profilul se traseaz i se constrnge
complet n modulul CATIA Sketcher, aa cum se observ n exemplul
prezentat n figura 1.
Fig. 1.
Din construcie se observ c profilul este nchis, trasarea sa a
nceput i s-a ncheiat n acelai punct, datorit condiiei impuse de
instrumentul de modelare Shaft, aplicabil doar profilelor nchise. O
alt condiie necesar generrii corpului de rovoluie este legat de
prezena obligatorie n schi a unei axe, fa de care se va roti
profilul. Pentru a fi recunoscut de program, aceast ax trebuie
trasat n mod obligatoriu cu ajutorul instrumentului de schiare
Axis. ntr-o schi nu pot exista simultan dou axe. Presupunnd c exist
deja o ax trasat, n momentul trasrii celei de-a doua, prima va fi
transformat automat n linie de tip element de construcie ajuttoare.
n acest fel, programul protejeaz schia i viitorul corp solid de
revoluie de situaiile ambigui care pot apare. n figura 2, schia a
fost completat cu o ax orizontal, obinut cu ajutorul instrumentului
de schiare Axis. Axa respectiv este situat, prin constrngere, la o
distan de 10 mm fa de latura orizontal de jos a profilului i
paralel cu aceasta.
Fig. 2
nainte de a iei din modulul CATIA Sketcher i a aplica
instrumentul de modelare Shaft, se recomand o analiz a schiei,
pentru a identifica eventualele erori de constrngere. n figura 3 se
prezint corpul tridimensional al corpului de revoluie, a crui
generatoare este profilul creat anterior.
Fig. 3
Corpul este strbtut de o gaur central, definit, ca raz, de
poziia axei fa de latura orizontal de jos a profilului. n cazul n
care cele dou linii coincid (constrngere Coincidence), raza gurii
devine egal cu zero i, ca urmare, nu mai este prezent n interiorul
corpului.
CATIA - Crearea unui profil pentru un corp de tip discPentru
generarea profilului corpului de tip disc se utilizeaz instrumentul
de schiare Circle, trasnd, pentru nceput, un cerc constrns, astfel
nct centrul su s se afle n originea sistemului de coordonate VH i
diametrul egal cu 70 mm (figura 1). n interiorul acestui cerc se
traseaz dou linii i un cerc, astfel nct liniile sunt nclinate la
300 fa de axa H, iar cercul se afl pe direcia axei V, are diametrul
de 15 mm, centrul su fiind la 20 mm de axa H (figura 2). Liniile se
deseneaz avnd un capt n originea sistemului de coordonate, iar
cellalt capt pe cercul exterior, fr a conta n acest moment
unghiurile pe care le fac cu axa H.
Fig. 1.
Fig. 2.
Prin constrngere unghiular se stabilete n secvena imediat
urmtoare nclinarea de 300 fa de axa orizontal. Cu centrele n
capetele liniilor se poziioneaz dou cercuri de diametre 10 mm. De
asemenea, un al treilea cerc este desenat n lungul axei verticale,
de diametru 28 mm, la o distan de 8 mm sub axa orizontal (figura
3). n continuare, cu ajutorul instrumentului de schiare Quick Trim
se nltur anumite elemente pentru a obine profilul din figura 4.
Avnd forma final a profilului, se prsete modulul CATIA Sketcher,
apoi, n urma aplicrii instrumentului de modelare Pad, din modulul
CATIA Part Design se extrudeaz acest profil cu valoarea de 5 mm,
pentru a obine un model tridimensional, reprezentat n figura 5.
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
