Analiza Statică a unei Structuri Mecanice Tip Cornier - Grindă

2.1 Introducere

Structurile mecanice de tip cornier – grindă sunt caracterizate prin rigiditate mărită, deformaţiile elastice ale acestora fiind reduse. Identificarea câmpurilor de tensiuni şi deformaţii pentru astfel de structuri se poate realiza fie prin realizarea modelului cu elemente finite pentru întreaga structură, fie prin întocmirea modelului cu elemente finite pentru elementele componente ale structurii şi determinarea pentru fiecare componentă, a câmpurilor de tensiuni şi deformaţii.

2.2 Scopul aplicaţiei

Modulele de programe Generative Structural Analysis ale mediului CAD/CAE/CAM CATIA permit simularea comportării mecanice a structurilor mecanice atât ca o singură entitate cît şi ca ansamble de părţi.

În figura 2.1 se prezintă schema unui sistem mecanic de susţinere compus din două piese de rezemare numite Suport şi dintr-o grindă de care se atârnă o greutate P. Muchiile interioare ale pieselor componente sunt cu racordări. Elementele Suport sunt fixate de cei doi pereţi prin cîte un set de două şuruburi Md; de asemenea, elementul Grindă se fixează de ce doi suporţi prin alte seturi de şuruburi Md.

În această aplicaţie se prezintă studiul subansamblului unui sistem mecanic. În vederea analizei cu metoda elementelor finite a ansamblului, într-o primă etapă se realizează crearea entităţilor geometrice componente, de tip Grindă şi Suport (a=10 mm, d=8 mm, P=24000N, raza de racordare r=0,2a ).

2.3 Întocmirea modelului de analiză

Modelul de analiză cu elemente în cazul subansamblelor presupune identificarea restricţiilor induse de legăturile cu elementele adiacente, a încărcărilor interioare şi exterioare precum şi a legăturilor interne cu elemente de legătură specializate. Pentru cazul subansamblului din figura 2.1 modelul de analiză conţine două elemente Suport şi un element Grindă. Elementele Suport sunt supuse aceloraşi restricţii ca în Aplicaţia 1. Legăturile prin asamblări filetate dintre Grindă şi cele două elemente Suport se modelează cu elemente virtuale de legătură din biblioteca pachetului CATIA. Încărcarea subansamblului se realizează prin forţă distribuită pe suprafaţa de tip lamaj de aşezare a bolţului central cu valoarea 24000 N.

2.4 Preprocesarea modelului de analiză

2.4.1 Modelarea geometrică

În tabelul 2.1 se prezintă succesiunea acţiunilor de încărcare a modelelor solide asociate parţilor subansamblului de analizat.

2.4.2 Modelarea constrângerilor geometrice de ansamblu

În tabelul 2.2 se prezintă etapele de obţinere a ansamblului prin intermediul constrângerilor de tip suprafeţe în contact şi suprafeţe coincidente.

2.4.3 Modelarea cu elemente finite

Pentru generarea modelului cu elemente finite se lansează pachetul CATIA Analysis & Simulation din care, în continuare, se selectează modulul Generative Structural Analysis şi apoi opţiunea Static Analysis din fereastra New Analysis Case care presupune analiza statică a structurii în condiţiile unor constrângeri impuse şi a unor încărcări independente de timp.