8.1. Sterktebepaling in SE?

Transcriptie

1 8.1. Sterktebepaling in SE? 1 : Wat? In Solid Edge kan men een ontworpen constructiedeel analyseren op : sterkte, vervorming, toelaatbare spanning, wringing, buiging, knik, Hiervoor bestaan 2 manieren : 2 : Fysische eigenschappen bepalen Oppervlakte -traagheidsmoment : Teken in drawing de gewenste figuur zonder centerlijnen. Ga naar inspect area properties. Zorg dat de area information aan staat. Klik ergens binnen het te onderzoeken oppervlak en accepteer (v-symbool). In een kader vind je alle info : De traagheidsassen worden getekent bij het afsluiten van dit kader. Massa traagheidsmoment, massa, zwaartepunt, : Teken in part de gewenste vorm. Ga naar Inspect - Physical properties. Hier kan men volume, massa, zwaartepunt, massatraagheidsmoment, laten berekenen. Let wel : je moet eerst het materiaal opgeven (tools material table). Vaak is het nodig om te updaten! VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -1

2 3 : Femap express : Wat? Dit is een zeer eenvoudig einde-elementen pakket (Finit Elements Methode of FEM) die is toegevoegd aan SE V19 en V20. Het pakket deelt het onderdeel in allemaal kleine driehoekjes. De spanning, kracht, vervorming, van elk driehoekje t.o.v. elkaar wordt zo berekend. Elk driehoekje heeft invloed op het volgende Mogelijkheden : Spanningsanalyse (Van Misses spanning) Frequentie analyse (eigen frequentie) Mogelijkheid om met simplified model te werken (= minder complexe mesh = sneller) Veiligheidsfactor Ondersteunt sheet metal mid-surface berekeningen Aanpasbare nauwkeurigheid (grof tot fijn) Resultaat : Het pakket bepaalt de inwendige spanning, vervorming en trillingsgedrag in de gehele constructie. Het resultaat is een grafische weergave (met kleuren) van de inwendige spanning, Rapport : HTML rapporten Opslaan als animatie avi Show/hide contours Beperkingen : Enkel eenvoudige parts Enkel isotropische materialen mogelijk (niet voor hout) Als belasting zijn enkel uitwendige krachten en drukken mogelijk, geen uitwendige momenten Enkel inklemming, geen oplegging Beperkte nauwkeurigheid VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -2

3 Hoe? 1) Open in de Part-omgeving het te onderzoeken stuk (of teken het eerst). Ga naar het menu Applications simulation femap Express. 2) Kies het type analyse : Stress : onderzoekt krachten en spanningen Modal : trillings ananlyse, rekening houdend met de eigenfrequentie van het materiaal. VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -3

4 3) Materiaal keuze begrippen : Density = dichtheid ρ Modulus of elasticity = elasticiteits modulus E Poissons ratio = Poisson-factor (geeft de dwarscontractie aan i.f.v. de rek) Yield stress = vloeispanning R E Ultimate stress = breukspanning De voornaamste instellingen zijn : ρ, E, R E Merk op : de materiaal instellingen gedaan in de part blijven hier gelden. 4) Belasting (load) aanbrengen Eventueel naam wijzigen Krachten in N (of mn) Druk of gelijkmatige verdeelde oppervlakte belasting in Pa Waarde belasting wijzigen, ook de eenheid kan gewijzigd worden Klik op het oppervlak / lijn in je Part waarop de belasting staat Geef de richting van de belasting aan. de richting van de krachten volgens een lijn de richting van de krachten loodrecht op een vlak zin van de krachten wijzigen Het is mogelijk om meerdere belastingen aan te brengen. Tip : wil men een kracht in het midden van een vlak aanbrengen, dan kan het nuttig zijn om eerst een lijn te tekenen in een schets. VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -4

5 5) Selecteer het vlak van de inklemming : 6) Instellingen : de enige instelling die eventueel zinvol is om te veranderen, is de mesh (= grootte van driehoekjes waarin het stuk wordt opgedeeld). Merk op : hoe fijner de mesh, hoe meer rekenwerk! VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -5

6 Het is niet altijd zo dat de nauwkeurigheid stijgt bij een hogere waarde voor de Mesh. Zie hiervoor onderstaand experiment : Dezelfde balk, werd telkens gelijk belast met dezelfde inklemming. Enkel de Mesh werd gewijzigd. (bekijk de waarden voor de maximale spanning) Mesh default (op 3) : knopen Mesh op 4 : knopen Mesh op 5 : knopen Mesh op 6 : knopen Mesh op 7 : knopen Mesh op 8 : knopen Mesh op 9 : knopen (duurt 1 min!) Mesh op 10 : knopen (duurt 5 min!) Conclusie : Een afwijking tot 25% is mogelijk op de maximale spanning! VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -6

7 OPGEPAST : een fijnere Mesh levert niet altijd een nauwkeuriger resultaat. Hetgeen men bekomt is de Von Mises-spanning Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie : Het criterium van Von Mises, genoemd naar de Oostenrijker Richard von Mises, geeft aan wanneer een monster plastisch vervormt onder een meerdimensionale aangebrachte spanning. Wordt slechts in één richting een spanning aangebracht, dan moet die spanning onder de vloeigrens blijven, werken de spanningen in meerdere richtingen dan moet een benaderd criterium gebruikt worden (zie ook Criterium van Tresca). Meer algemeen biedt de Von Mises-spanning een mogelijkheid een aangebrachte meerdimensionale spanning met een standaard trekproef (spanning in één richting) te vergelijken. De meerdimensionale spanningen (normaal en schuifspanningen) op een monster aangebracht zijn vergelijkbaar met een ééndimensionale spanning σ vgl die op het monster wordt aangebracht door een trekproef: De Von Mises spanningen komen niet overeen met de manueel berekende waarden! 7) Je kan een rapport opmaken van de test. Hierin vind je de maximale spanningen (stress), verplaatsingen (displacement), en de plaatsen waar deze optreden. Een veiligheidsfactor (factor of safety) kleiner dan 1 betekent breuk. Bij het ontwerp streeft men uiteraard naar een zo groot mogelijke veiligheid! VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -7

8 4 : Engineering reference Wat? Deze omgeving laat toe om assen, balken, profielen, te ontwerpen en deze te testen op sterkte. Hier is het mogelijk om een momenten, dwarskrachtenlijn, vervormingslijn, te genereren. Hoe? Open de Part-omgeving Ga naar het menu Applications engineering reference. Hier kies je bv. voor beams designer (= balk) of voor shaft designer. Beams designer In 3 vensters geef je de gegevens in : 1) beams parameters (afmetingen): 2) supports (ondersteuningen) : axial ridgid = roloplegging fixed = scharnier oplegging 3) loads (lasten) : Bij het drukken op de calculate knop, zullen de momenten, dwarskrachtenlijn, bepaald worden Shaft designer Werkt analoog. Hier wordt de as deel (section) per deel ontworpen VTI Zeebrugge Desutter J. cursus Solid Edge 8.1 Sterktebepaling FEMAP express -8