Metoda elementelor finite

1.1 Descrierea aplicatiei

Arcurile sunt organe de masini care, prin proprietatile elastice, proprietati datorate formei

lor si materialelor din care sunt executate, se deformeaza elastic. În timpul deformarii elastice,

arcurile înmagazineaza lucrul

mecanic efectuat de sarcina

exterioara sub forma de energie

de deformatie, având posibilitatea

sa-l restituie în perioada de

revenire la starea lor initiala.

Arcurile elicoidale cilindrice

de compresiune preiau forte

axiale, iar suprafata directoare

este de forma cilindrica.

Pentru întocmirea modelului

de analiza cu elemente finite, în

figura 1.1 este reprezentat un arc elicoidal cilindric de compresiune, cu parametrii geometrici:

diametrul exterior D=90 mm; diametrul spirei d=10 mm; lungimea

arcului nesolicitat H0=140 mm; pasul arcului t=20 mm; numarul

total de spire n=8. Forta care actioneaza asupra arcului este F=50 N.

Aplicatia îsi propune determinarea valorilor maxime ale

tensiunii echivalente Von Mises si, respectiv, a deplasarii, produse

de forta F. În acest sens, modelarea legaturii cu baza a arcului se

realizeaza prin intermediul unei restrictii care presupune anularea

celor 6 grade de libertate posibile ale suprafetei de asezare a arcului.

Arcul (fig.1.2) este executat din otel de arc 38Si7, cu urmatoarele

caracteristici mecanice: modulul de elasticitate longitudinala

E=2,1·105 N/mm2 si coeficientul contractiei transversale (Poisson)

n=0,3. Valoarea rezistentei admisibile la rupere, pentru arcul

elicoidal cilindric de compresiune executat din otel de arc 38Si7 este sr=1180 MPa, iar cea a

rezistentei admisibile la torsiune tat=660,8 MPa [11].

1.2 Preprocesarea modelului de analiza

1.2.1 Modelarea geometrica

Obtinerea spirei de reazem a arcului se realizeaza în modulul Part, care se acceseaza prin

parcurgerea succesiva a comenzilor Start
Mechanical Design
Part Design.

Metoda elementelor 34 finite. Aplicatii

Fig.1.3

Punctul de capat a spirei de reazem a arcului se creeaza prin comanda (Point), Point

type: coordinates; se introduc coordonatele X=40 mm, Y=0 mm, Z=0 mm, OK.

Punctul de pe axa arcului se creeaza prin comanda (Point), Point type: coordinates;

se introduc coordonatele X=0 mm, Y=0 mm, Z=0 mm, OK; în acest punct se defineste un

sistem de coordonate (Insert

Create3DaxisSystem), Axis System Definition, Axis system

type: Standard; Origin: Point.2;  Curent, OK.

Spira arcului se defineste din punctul de capat a spirei de

reazem a arcului (Helix), Helix Curve Definition,

Starting Point: Point.1; Axis: Axis System.1/Z Axis

selectare a axei Z a sistemului de referinta creat; Pitch: 10

mm; Height: 10 mm; Orientation: Counterclockwise; Starting Angle: 0 deg;  Taper

Angle: 0 deg; Way: Inward, OK (fig.1.3).