CAD-CAM-CAE Példatár

Hasonló dokumentumok
CAD-CAM-CAE Példatár

CAD-CAM-CAE Példatár

CAD-CAM-CAE Példatár

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI. 1. Bevezetés

Toronymerevítık mechanikai szempontból

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

CAD-CAM-CAE Példatár

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. IV. Előadás

MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE

SZIMULÁCIÓ ÉS MODELLEZÉS AZ ANSYS ALKALMAZÁSÁVAL

TERMÉKSZIMULÁCIÓ. Dr. Kovács Zsolt. Végeselem módszer. Elıadó: egyetemi tanár. Termékszimuláció tantárgy 6. elıadás március 22.

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

Mozgatható térlefedő szerkezetek

CAD-CAM-CAE Példatár

Gyakorlat 03 Keresztmetszetek II.

KRITIKUS KÉRDÉS: ACÉL ELEMEK

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

3 Technology Ltd Budapest, XI. Hengermalom 14 3/ Végeselem alkalmazások a tűzvédelmi tervezésben

Navier-formula. Frissítve: Egyenes hajlítás

TARTÓSZERKEZETEK II. VASBETONSZERKEZETEK

A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata

Végeselemes analízisen alapuló méretezési elvek az Eurocode 3 alapján. Dr. Dunai László egyetemi tanár BME, Hidak és Szerkezetek Tanszéke

Rugalmas állandók mérése

Fa- és Acélszerkezetek I. 8. Előadás Kapcsolatok II. Hegesztett kapcsolatok. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Végeselem módszer 1. gyakorlat

Fa- és Acélszerkezetek I. 1. Előadás Bevezetés. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

CAD-CAM-CAE Példatár

Mikrocölöp alapozás ellenőrzése

A.2. Acélszerkezetek határállapotai

Egy érdekes mechanikai feladat

Tartószerkezetek modellezése

Segédlet: Kihajlás. Készítette: Dr. Kossa Attila BME, Műszaki Mechanikai Tanszék május 15.

Határfeszültségek alapanyag: σ H = 200 N/mm 2, σ ph = 350 N/mm 2 ; szegecs: τ H = 160 N/mm 2, σ ph = 350 N/mm 2. Egy szegecs teherbírása:

Cölöpcsoport elmozdulásai és méretezése

TANTÁRGY ADATLAP és tantárgykövetelmények Cím:

CAD-CAM-CAE Példatár

TERMÉKSZIMULÁCIÓ I. 9. elıadás

Kiöntött síncsatornás felépítmény kialakításának egyes elméleti kérdései

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Csatlakozás a végeselem modulhoz SolidWorks-ben

TANTÁRGYI ADATLAP I. TANTÁRGYLEÍRÁS

Cölöp függőleges teherbírásának és süllyedésének CPT alapú számítása

Lemez- és gerendaalapok méretezése

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Dr. Mikó Balázs

1.2. Mozgó, hajlékony és rugalmas tengelykapcsolók.

Teherfelvétel. Húzott rudak számítása. 2. gyakorlat

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 5. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem, 2015.

A K É T V É G É N A L Á T Á M A S Z T O T T T A R T Ó S T A T I K A I V IZS-

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

AxisVM rácsos tartó GEOMETRIA

Korrodált acélszerkezetek vizsgálata

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása végeselemes módszer segítségével

FRÖCCSÖNTÉS SZIMULÁCIÓ A SZERKEZETI ANALÍZIS SZOLGÁLATÁBAN

Az 1. gyakorlat anyaga. B x. Rácsos szerkezet definíciója: A rudak kapcsolódási pontjaiban (a csomópontokban) csuklók

Végeselem módszer 7. gyakorlat

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

HELYI TANTERV. Mechanika

Hajlított elemek kifordulása. Stabilitásvesztési módok

Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése Egyszerű tervezési eljárás

Cölöpalapozások - bemutató

Belsőégésű motor hengerfej geometriai érzékenység-vizsgálata Geometriai építőelemek változtatásának hatása a hengerfej szilárdsági viselkedésére

Végeselem módszer 1. gyakorlat síkbeli rácsos tartó

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

Végeselem módszer 3. gyakorlat Síkbeli törtvonlaú tartó

Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

Modern Fizika Labor Fizika BSC

MÉRÉSI JEGYZİKÖNYV. A mérési jegyzıkönyvet javító oktató tölti ki! Mechatronikai mérnök Msc tananyagfejlesztés TÁMOP

Tartószerkezetek Megerısítése

ACÉLSZERKEZETEK I. LEHÓCZKI Bettina. Debreceni Egyetem Műszaki Kar, Építőmérnöki Tanszék. [1]

FÉLMEREV KAPCSOLATOK NUMERIKUS SZIMULÁCIÓJA

Leggyakoribb fa rácsos tartó kialakítások

Tartószerkezetek tervezése tűzhatásra - az Eurocode szerint

LABMASTER anyagvizsgáló program

Schöck Isokorb W. Schöck Isokorb W

GÉPÉSZETI ALKALMAZOTT SZÁMÍTÁSTECHNIKA f iskolai mérnökhallgatók számára. A 4. gyakorlat anyaga. Adott: Geometriai méretek:

KERETSZERKEZETEK. Definíciók, Keretek igénybevételei, méretezése. 10. előadás

VisualNastran4D. kinematikai vizsgálata, szimuláció

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

II. Gyakorlat: Hajlított vasbeton keresztmetszet ellenőrzése (Négyszög és T-alakú keresztmetszetek hajlítási teherbírása III. feszültségi állapotban)

Végeselem módszer 2. gyakorlat

8. előadás Kis László Szabó Balázs 2012.

Ebben a mérnöki kézikönyvben azt mutatjuk be, hogyan számoljuk egy síkalap süllyedését és elfordulását.

MIKE URBAN MOUSE Csıhálózati áramlási modell. DHI Prága oktatási anyagainak felhasználásával. Kiválasztás menü és eszköztár. Csomópontok és csövek

Négycsuklós mechanizmus modelljének. Adams. elkészítése, kinematikai vizsgálata,

Könyvtári kölcsönzések kezelése

Geometria megadása DXF fájl importálásából

Útmutató a MATARKA adatbázisból való adatátvételhez

Mőködési elv alapján. Alkalmazás szerint. Folyadéktöltéső nyomásmérık Rugalmas alakváltozáson alapuló nyomásmérık. Manométerek Barométerek Vákuummérık

CAD-CAM-CAE Példatár

forgalmi folyamatok mérése, elemzése A vizsgált jellemzıkhöz kapcsolódó fontosabb munkáink Jármőkésedelem Csomópontok kapacitása

Végeselem módszer 6. gyakorlat Befalazott rúd sajátfrekvencia- és dinamikai vizsgálata mm

Fa- és Acélszerkezetek I. 7. Előadás Kapcsolatok I. Csavarozott kapcsolatok. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Miért kell megerősítést végezni?

MiTek-lemezes faszerkezetes magastetık. családi- és társasházak felújításához

Földstatikai feladatok megoldási módszerei

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnöktanár)

MARINKÓ ÁDÁM RJCTW8 TDK DOKUMENTÁCIÓ 2015

Átírás:

CAD-CAM-CAE Példatár A példa megnevezése: A példa száma: A példa szintje: CAx rendszer: Kapcsolódó TÁMOP tananyag rész: A feladat rövid leírása: A01 VEM Síkbeli húzott rúd ÓE-A01 alap közepes haladó VEM Síkbeli hídszerkezet végeselemes vizsgálata 1 Bevezetés Az Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész- és Biztonságtechnikai Mérnöki Kara már 1996 óta rendezi meg mérnökhallgatók körében a Tésztahíd építı bajnokságot. A versenyre elıször csak a kar hallgatói neveztek, majd 2005-tıl már az egész Kárpát-medencébıl érkeztek hallgatók. Nagy lökést adott a versenynek, hogy 2003-óta a kar legsikeresebb hallgatói Kanadában részt vehetnek az Okanaga University Collage által megrendezett világbajnokságon, és azóta minden évben, többször új világcsúcs felállításával nyerik meg a versenyt. Egy ilyen nagy mezınyben a versenyt megnyerni csak komoly elméleti felkészüléssel, a korábbi tapasztalatok felhasználásával és a rengeteg idıt felemésztı precíz gyártással lehet. A hallgatók oktatóik tapasztalatát és a kari laboratóriumok felszereléseit felhasználva több száz vizsgálatot és elemzést végeztek a tészták és kötıanyagok tulajdonságainak meghatározására és az optimális szerkezeti kialakítás megtalálására. 2 A feladat Vizsgálatainkat a verseny hivatalos honlapján (www.reccs.uni-obuda.hu) is megtalálhat, a világ eddigi legerısebb tésztahídját építı Márkos Szilárdnak a 1.1 ábrán bemutatott hídján végezzük. A híd a 2007-es kanadai világbajnokságon 158 kg terhelésnél ment tönkre. A szerkezet hosszához és magasságához képest a keresztirányú kiterjedése kicsi, az egyes rudak hajlásszöge a szerkezet fısíkjához képest elhanyagolható és mivel erıátadás csak a rudak csatlakozási pontjaiban történik, ezért a szerkezetet síkbeli rácsos tartóként modellezzük. 1

1.1. ábra. A vizsgált tésztahíd A szerkezet síkbeli modelljét az 1.2 ábra mutatja. Az ábrán a rudak természetes méreteit adtuk meg, ami a végeselem modellben, természetesen mint a TRUSS2D elemek keresztmetszeti területe jelenik majd meg. A szerkezet felsı, nyomott öve 28 mm átmérıjő, 1 mm falvastagságú csıtésztából készült, amibıl az 1.1 ábrán jól láthatóan az alsó két-két osztásban az 1.1 ábrán jól láthatóan kettı-kettı, a felsı osztásokban pedig egy-egy darab került beépítésre, míg a küllı-szerő húzott rudak 24, illetve 28 db 1,7 mm átmérıjő spagettibıl készültek. Mivel a felhasználható alapanyag, a száraztészta csak egyenes rudak formájában áll rendelkezésre, így a modellt is egyenes vonalak alkotják. A szerkezet megtámasztása az alsó sík két végpontján statikailag határozottnak tekinthetı módon történik, a terhelés pedig az alsó sík középpontjában egyetlen koncentrált erı. 2

1.2. ábra. A vizsgált szerkezet modellje 3 A feladat megoldása A feladat megoldását a Végeselem tananyag 3. fejezetében bemutatott elméleti ismeretek és a 4. fejezetben bemutatott feladat megoldása alapján végezzük, az ott tárgyalt elméleti részeket mellızzük, csak a feladatmegoldás lépéseit mutatjuk be. A geometria modellt vagy a programrendszer geometriai szerkesztıjében állítjuk elı, vagy importáljuk más modellezı szoftver szabványos rajzcsere formátumának segítségével. A geometriai modell látható az 1.3 ábrán. 1.3. ábra. A geometriai modell 3

A végeselem háló létrehozásához szükségünk lesz a geometriai objektumok azonosítására is, ezek megjelenítését mutatja az 1.4 ábra. 1.4. ábra. A geometriai objektumok sorszámának megjelenítése A következı lépés az elemtulajdonságok meghatározása, ami az elemtípus meghatározását, az anyagtulajdonságok megadását és az elemek fizikai tulajdonságainak megadását foglalja magába. Az elemtípus a bevezetı részben már megadott, síkbeli húzott-nyomott rudak, rácsos tartók vizsgálatához alkalmazható TRUSS2D elem (1.5 ábra). 1.5. ábra. Az elemtípus meghatározása Következı lépés az anyagtulajdonságok megadása, ami a TRUSS2D elemtípus és a lineáris statikai feladat esetében az anyag rugalmassági modulusa. A hallgatók által végzett vizsgálatok alapján a tészta esetében ez 3GPa (1.6 ábra). 4

1.6. ábra. Az anyagtulajdonság megadása A modellben ugyanazt az elemtípust, de négyféle méretben, illetve kialakításban használjuk fel, ennek megfelelıen ehhez az elemtípushoz négy különbözı fizikai tulajdonság megadására van szükség. Figyelem: a végeselem háló létrehozása elıtt meg kell majd határoznunk, hogy a generálni kívánt elemek melyik tulajdonságnak feleljenek majd meg! A fizikai tulajdonságok megadását az 1.7 ábra mutatja. Jelen esetben ez nem más, mint az 1.2 ábrán bemutatott geometriai méretekkel megadott rudak keresztmetszeti területeinek meghatározása és megadása. Ne felejtsük el, hogy ragaszkodnunk kell egy adott mértékegység rendszerhez, azaz a méreteket m-ben és m2-ben kell megadnunk. 1.7. ábra. Fizikai tulajdonságok meghatározása A hálózási tulajdonságok megadása után a végeselem háló generálása következik, de elıtte meg kell határozni aktiválni kell a megfelelı fizikai tulajdonság készletet (1.8 ábra). 1.8. ábra. A megfelelı fizikai tulajdonságok aktiválása Következı lépés a megadott tulajdonságú végeselemek létrehozása a geometriai modell felhasználásával (1.9. ábra). 5

1.9. ábra. A végeselem háló létrehozása Természetesen csak a kiválasztott, adott fizikai tulajdonságokat hordozó geometriai objektumok hálózása történik meg, ahogy azt az 1.10 ábra mutatja. 1.10. ábra. Az adott tulajdonságú végeselemek A teljes végeselem háló létrehozásához a mőveletet még háromszor meg kell ismételni, hogy a szerkezet minden eleme létrejöjjön (1.11 ábra). 1.11. ábra. Az létrehozott összes végeselem, a csomópontok azonosítóival 6

Mivel a végeselem háló geometriai objektumonként külön-külön jön létre, szükség van az egyes rúdvégeken lévı csomópontok összekapcsolására (1.12 ábra). 1.12. ábra. A rúdvégek összekapcsolása Az 1.13 ábra az elkészült végeselem hálót mutatja 1.13. ábra. Az elkészült végeselem háló a csomópontok sorszámaival Következik a peremfeltételek definiálása. A tartó bal oldalán X és Y irányú, 0 nagyságú elmozdulási kényszert megfogást alkalmazunk (1.14 ábra), míg a jobb oldalon csak Y irányút megtámasztás így kielégítve a bevezetıben megfogalmazott külsı statikai határozottságot. A kényszerek megadása értelemszerően két külön paranccsal történik. 1.14. ábra. Elmozdulási kényszerek megadása 7

Végül meg kall adni a terhelést is, ami a tartó ismert tönkremeneteli határterhelése szerint 1.580 N, a tartó közepén koncentráltan bevezetett, lefelé mutató erı (1.15. ábra). 1.15. ábra. A terhelés megadása Az elkészült végeselem modellt mutatja az 1.16 ábra. 1.16. ábra. A végeselem modell A végeselem modell számítása következik (1.17. ábra). 1.17. ábra. Lineáris statikai vizsgálat futtatása 8

A sikeres futtatás után az egyes rudakban keletkezı feszültségek megjelenítés következhet, a jobb elemezhetıség érdekében deformált alakon 1.18. ábra. 1.18. ábra. Feszültségek megjelenítése A kapott eredményeket az 1.19 ábra mutatja be. Az ábrából kiderül, hogy a felsı nyomott övben a legnagyobb feszültség 11,6 MPa. A felhasznált száraztészta szakítószilárdsága mérések alapján kb. 24 MPa, így az eredmények alapján arra következtethetünk, hogy a szerkezet az elméleti teherbírásának kevesebb mint felét viselte el. Ennek okait a Megjegyzések alfejezetben tisztázzuk. 1.19. ábra. Az elemen értelmezett feszültségek A pontos számszerő eredmények megjelenítésére használjuk a programrendszerek nyújtotta listázási lehetıségeket (1.20. ábra). 9

1.20. ábra. Feszültségkomponensek listázása A kapott eredményeket az 1.21 ábra mutatja. A végeselem tananyag 4. fejezetében leírtak szerint mivel a TRUSS elemekben csak húzó-nyomó feszültségek keletkeznek, ezért a táblázat is csak az elemhez kötött koordináta-rendszer szerinti ezen feszültségeket tartalmazza. 1.21. ábra. A feszültségkomponensek elemenként Lehetıség lenn még a szerkezet elmozdulásainak és alakváltozásainak vizsgálatára is, illetve animácó készítésére a terhelés során végbemenı folyamatok elemzéséhez, de ezekkel a feladat megoldása során nem foglalkozunk. 4 Megjegyzések A feladat megoldása során nem foglalkoztunk a nyomott rudak kihajlásával. A tésztahíd-építésben résztvevık számtalan vizsgálatot hajtottak végre a nyomott rudak kritikus hosszának meghatározására és ezeknek az eredményeit figyelembe véve alakították ki szerkezeteiket. Nem vizsgáltuk és ezzel a modellel nem is vizsgálhatnánk az egyes elemek kapcsolatait. A tésztahidak és gyakran a valós szerkezet teherbírása is a kapcsolatok kialakításától függ. A kialakítás nem csak a tervezést, de a gondos kivitelezést is magába foglalja. A tésztahíd-építésben jeleskedık egy-egy hidat több mint száz munkaóra felhasználásával építenek meg. Ennek a gondos kivitelezésnek is köszönhetik sikereiket. Szintén nem vizsgáltuk és ezzel a modellel szintén nem vizsgálhattuk az elemekben keletkezı hajlítást. Sajnos a tapasztalatok szerint a tészta, mint szerkezeti anyag hasonlít a betonhoz abban a tulajdonságában, hogy a nyomásnak sokkal jobban ellenáll, mint a húzó 10

igénybevételnek. Ennek értelmében különösen a hajlítást is elszenvedı húzott szálak ilyen irányú vizsgálata egy adott szerkezet esetében nem elhanyagolható. Ez a probléma összefüggésben van a kapcsolatok kialakításával is, hiszen a valóságban létrehozott kapcsolatok sem nem csuklók, sem nem merevek, azok valós viselkedését a ragasztóanyag tulajdonságai és a létrehozott ragasztás kialakítása például a rétegvastagság döntıen befolyásolja. Elhanyagoltuk azt a szerkezetépítésben ritkán elıforduló logisztikai problémát is, hogy a szerkezet a verseny helyszínére történı szállítás közben károkat szenvedhet el. Károkat okozhat a szerkezetben a jármőveken történı szállítás közben fellépı rázkódás, de károkat okozhat a környezet magas páratartalma is, mivel a megfigyelések alapján a nagy páratartalom a tészták hosszváltozásához, sőrőségváltozásához ami a verseny elıtti mérlegelésen problémát okozhat és szakítószilárdságának csökkenéséhez vezet. 11