Analiza statică a unui suport solicitat termic

INTRODUCERE

Activitatea inginerească, în general, are ca finalizare realizarea de obiecte tehnice, care se materializează în urma unor procese de producție complexe. Etapele principale ale realizării unui produs tehnic sunt: definirea unui concept general al produsului, realizarea proiectului tehnic, stabilirea tehnologiei de fabricație, realizarea modelului experimental și omologarea produsului, fabricația propriu-zisă.

Structurile de tip suport au rolul de susținere a pieselor, fiind executate din profile. Câmpurile termice apar în aceste structuri în timpul funcționării acestora sau în timpul unui tratament termic. Tensiunile și deformațiile datorate câmpurilor termice sunt parametrii importanți de care trebuie să se țină seama în etapa proiectării produsului.

Proiectarea structurilor mecanice supuse câmpurilor termice impune rezolvarea problemelor luând în considerare și influența câmpului termic asupra rezistenței și deformării acestora, influență care uneori este decisivă.

În proiectarea acestor structuri se poate utiliza un soft integrat CAD/CAM/CAE, care încorporează modulul pentru analiză cu elemente finite FEM.

CAPITOLUL 1. ASPECTE GENERALE PRIVIND PROIECTAREA ASISTATĂ DE CALCULATOR

1.1 Obiectivele proiectării asistate de calculator

Conceptul PLM (managementul ciclului de viață al produsului, engleză : Product life cycle management) înglobează toate informațiile privind proiectarea, testarea si fabricația unui produs, cu ajutorul calculatorului. PLM cuprinde următoarele patru noțiuni:

1. CAD Computer Aided Design, Proiectare asistată de calculator, presupune proiectarea piesei sau a ansamblului de mai multe componente. Rezultă prototipul virtual, care va fi folosit pentru obținerea desenului de execuție și, ulterior, în etapa de testare și fabricație. Proiectarea asistată de calculator utilizează, cu prioritate, software grafic interactiv, cele mai folosite sisteme CAD fiind: AutoCAD, Solid Works, Solid Edge, ProEngineer, Unigraphics etc.

2. CAE Computer Aided Engineering, Inginerie asistată de calculator, este etapa de testare, analiză și simulare. Cea mai puternică metodă folosită este FEM (Finite Element Method). Metoda elementelor finite calculează tensiunile și deformațiile care apar în piesa, în funcție de solicitările la care este supusă.

3. CAM Computer Aided Manufacturing, Fabricație asistată de calculator, presupune prelucrarea piesei, pe mașini de prelucrare cu comandă numerică, folosind desenul de execuție.

4. PDM Product Data Management, Managementul datelor despre produs, înglobează toate informațiile despre cele trei etape anterioare. Dă posibilitatea inclusiv pentru proiectarea secțiilor unde va fi realizat produsul proiectat.

Sistemele actuale de proiectare asistată dau posibilitatea efectuării unor calcule și evaluări complexe, punând la dispoziția utilizatorilor biblioteci cu metode de calcul algebric și statistic, librării de materiale, calcul automat pentru suprafețe și volume, determinarea momentelor de inerție, a centrelor de greutate, calcule de rezistență cu elemente finite etc.

Având un domeniu larg de utilizare, metoda elementelor finite reprezintă o modalitate modernă și rapidă de analiză tehnică, aplicându-se în ingineria mecanică, cu prioritate la determinarea stării de eforturi și a deformării corpurilor solide, în calcule de câmp termic, la simulări în hidrodinamică, în general acolo unde este necesară evaluarea pas cu pas a valorilor unor mărimi care variază continuu.

1.2 Softuri integrate CAD/CAM/CAE

În prezent, proiectarea asistată de calculator este concentrată asupra modelării geometrice a produsului cu ajutorul unuia sau mai multor sisteme de proiectare asistată.

Principalele softuri integrate CAD/CAM/CAE sunt:

- CATIA - produs al grupului francez Dassault Systemes.

- NX - licență deținută de firma germană Siemens.

- Inventor - produs al firmei americane AutoDesk.

- Solid Works - deținut, de asemenea, de Dassault Systemes.

Complexitatea procesului de proiectare depinde de diverși factori, precum: produsul care trebuie obținut, activitatea de proiectare în sine, implicarea inginerilor proiectanți, procesul de luare a deciziilor, cunoștințele și sursele folosite, mai ales cele actualizate. Fiecare dintre acești factori are propria complexitate.