OBLICZENIOWA ANALIZA CZĘŚCI MASZYN

Modelowanie plastyczności. Zagadnienie płaskie.

Zagadnienie płaskie: brak przemieszczeń w kierunku prostopadłym do do płaszczyzny analizy:

 

Ćwiczenie: plastyczne kształtowanie i praca sprężyny talerzowej
cel - umiejętności modelowania plastyczności, zagadnienia płaskiego i obliczeń wielokrokowych (symulacji zmiany warunków podparcia i obciążenia)

Zadanie:

  1. podać ugięcie technologiczne ut przy gięciu sprężyny talerzowej na zimno, dla ouzyskania wysokości 7.11 mm,
  2. ocenić ryzyko pęknięcia materiału w trakcie kształtowania sprężyny (blacha hartowana!)
  3. określić dokładnie jej wymiary użytkowe,
  4. wyznaczyć sztywność sprężyny,
  5. wyznaczyć obciążenie spłaszczające,
  6. wyznaczyć obciążenie utraty stateczności.

półwyrób - krążek O100 / O50 × 4.75, ze stali 50HS:

wymiary użytkowe ("na półce w magazynie")

sztywność sprężyny (podczas pracy w maszynie)

dla porównania dane sprężyny B4000-187 z katalogu FCPK:
P=16÷19.6 kN to L1=5.92 mm
P=32.4 kN to L1=4.75 mm (spłaszczenie sprężyny)
Do=101.6 mm, Di=50.8 mm

 

Stal 50HS (po obróbce cieplnej):

Re=1200 MPa
Rm=1350 MPa
A5=6%

W celu odpowiedzi na zadanie pytania należy przeprowadzić modelowanie kształtowania (gięcia) sprężyny talerzowej oraz jej pracy w maszynie. Etapy (kroki) obliczeniowe:

  1. gięcie w tłoczniku,
  2. pomiar trwałego odkształcenia po wyjęciu z tłocznika ("w magazynie na półce"),
  3. badanie sztywności sprężyny odkształcanej w maszynie.

To trzy kroki o zmienianych warunkach brzegowych (z zachowaniem historii naprężeń i deformacji).

model geometryczny :-)

Obliczenia MES:

modele

element (osiowosymetryczny element skończony)

czyszczenie bazy danych

cl !czyszczenie bazy danych
ut=4 ![mm] - parametr (ugięcie technologiczne sprężyny)
Rm=1350 ! [MPa] - parametr: granica wytrzymałości stali 40HG po obróbce cieplnej
Re=1200 ! [MPa] - parametr: granica plastyczności
EY=2.05e5 ! Moduł Younga[MPa]
A50=0.06 ! wydłużenie przy zerwaniu
/PREP7
!model geometryczny (powierzchniowy, osiowosymetryczny)
...
FINISH
element !definicja elementu skończonego i model plastyczności, w pliku na stronie
/PREP7
!podział na elementy skończone (ze wskazaniem gęstości podziału)
...
/EXPAND,27,AXIS,,,10 !ładny obrazek dla prezesa
FINISH
/SOLU
!warunki brzegowe gięcia
...
SOLVE ! 1 krok obliczeniowy
!warunki brzegowe "w magazynie"; pomiar wysokości sprężyny
...
SOLVE ! 2 krok obliczeniowy
!warunki brzegowe ugięcia w maszynie
...
SOLVE ! 3 krok obliczeniowy
FINISH
!oglądanie wyników obliczeń
...

 

Powrót do strony startowej

Autorzy: Leszek Dąbrowski, Grzegorz Rotta - Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej 2011