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Modello FEM pistone

MassimoT

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: SolidWorks, LUSAS
Regione: Emilia Romagna
#1
Salve a tutti sono uno studente di Ingegneria Meccatronica, mi è stato commissionato un progetto riguardante lanalisi FEM di un pistone. Qualcuno sa darmi qualche dritta su come affrontare qualche conto carta&penna, o su come effettuare un modello semplificato di un pistone? Mi serve per controllare i risultati che ottengo dalle simulazioni con il computer. Le simulazioni che ho fatto riguardano una pressione sulla testa del pistone pari a 3,7MPa...e vorrei avere una idea delle tensioni massime. Qualcuno può aiutarmi? Grazie
 

meccanicamg

Utente Senior
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#2
Ciao Massimo,
sol ed esclusivamente sul pistone? Beh è un recipiente in pressione rovesciato, oppure una lastra circolare piana. Ci sono le formule dedicate a ciò.

Comunque puoi provare a semplificare notevolmente considerando una trave avente lunghezza pari al diametro.

Chiaramente si va a calcolare o il rensore degli sforzi o tramite von mises fare la verifica.

Poi puoi affinare sempre di più la tecnica, soprattutto se fai tutto in excel.
 

gabrielefila

Utente poco attivo
Professione: autoriparatore
Software: bosch esi
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#3
ciao a tutti..mi sono appena iscritto!sò che nn e il posto giusto in cui presentarmi. nn so dove e la sezione presentazione dei nuovi utenti!
mi chiamo gabriele,ho 21 anni e faccio l autoriparatore,ho 1 qualifica di autoriparatore,2 speciallizzazioni texa edu,e un corso base su come modificare i parametri di una centralina di un auto mobile.il mio obbiettivio e crescere e sapere di tutto di più sul mondo dell auto,e perche no in un futuro dire la mia su una proggettazione di qualche componente..
trovo interessante forum..perciò mi sono iscritto.ah provengo da un altro forum percui nn mi so muovere bene su questo forum
 

MassimoT

Utente poco attivo
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Regione: Emilia Romagna
#4
Ciao, grazie di avermi risposto meccanicamg! Comunque in realtà il mio problema è ben più complesso, poiche non si tratta di un tipico pistone per motori a cobustione interna, bensì di un "doppio" pistone per un compressore. I dati ceh devo studiare di questo insieme di (due) pezzi sono i seguenti:
1.Analisi delle tensioni derivate da un precarico iniziale (0,1mm) (FIG 1)
2.Analisi della deformazione e delle tensioni dovute all apresenza di 3,7MPa su un delle due teste e 1,3MPa sull'altra (FIG 2)
3.Analisi del ciclo a fatica: il pistone ha una lunghezza di biella pari a 260mm, e gira a 1000rpm, facendo una corsa di 110mm
4.Analisi termostruttrale in seguito alla temperatura (devo ancora calcolare il salto termico)
5.Risposta in frequenza e modi di vibrare

Il problema è che non è vincolato come i pistoni dei motori a combustione interna (ossia biella-spinotto-pistone), ma i due pistoni sono tenuti insieme da una sorta di vite e bullone.

Detto ciò, poso ancora fare le semplificazioni della trave (e se sì, che momento di inerzia uso?) o della piastra forata (se si, com la vincolo?)...?

Qualcuno ha qualche idea su come semplificare questo modello?
Mi serve sapere i conti carta&penna poichè con il CAD ho trovato risultati molto diversi a fronte di piccoli cambiamenti nella modelalzione
 

Allegati

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
#5
Ciao, grazie di avermi risposto meccanicamg! Comunque in realtà il mio problema è ben più complesso, poiche non si tratta di un tipico pistone per motori a cobustione interna, bensì di un "doppio" pistone per un compressore. I dati ceh devo studiare di questo insieme di (due) pezzi sono i seguenti:
1.Analisi delle tensioni derivate da un precarico iniziale (0,1mm) (FIG 1)
2.Analisi della deformazione e delle tensioni dovute all apresenza di 3,7MPa su un delle due teste e 1,3MPa sull'altra (FIG 2)
3.Analisi del ciclo a fatica: il pistone ha una lunghezza di biella pari a 260mm, e gira a 1000rpm, facendo una corsa di 110mm
4.Analisi termostruttrale in seguito alla temperatura (devo ancora calcolare il salto termico)
5.Risposta in frequenza e modi di vibrare

Il problema è che non è vincolato come i pistoni dei motori a combustione interna (ossia biella-spinotto-pistone), ma i due pistoni sono tenuti insieme da una sorta di vite e bullone.

Detto ciò, poso ancora fare le semplificazioni della trave (e se sì, che momento di inerzia uso?) o della piastra forata (se si, com la vincolo?)...?

Qualcuno ha qualche idea su come semplificare questo modello?
Mi serve sapere i conti carta&penna poichè con il CAD ho trovato risultati molto diversi a fronte di piccoli cambiamenti nella modelalzione
Sarà che son stordito al venerdì sera ma ad essere sincero non ho capito nulla dalle foto anche se mi son fatto la mia idea: due pistoni montati rigidi sullo stesso albero in due camere separate comandati in moto alternativo con un biella manovella esterno alle camere.

Sicuramente la microgeometria influenza molto il risultato di un simulatore. Poi con il calcolo a mano non è detto che sia "giusto", è solo quello classico. Ma potrebbe scostarsi moltissimo dalla realtà.

maggiori dettagli.....maggiori risposte mirate :rolleyes:

1) statica di un albero compresso e verifica carico di punta; per il pistone semplificazione con trave o lastra
2) calcolo con la linea elastica o con i lavori virtuali su modello semplificato al punto 1
3) verifica a fatica classica con Wohler semplificato con tentativo di valutazione condizioni reali
4) calcolo ciclo termodinamico e variazione di temperatura, con la quale calcolare la dilatazione dei componenti ed eventualmente determinare il degradamento delle caratteristiche meccaniche
5) valutazione di moto forzato smorzato con funzione sinusoidale
 

MassimoT

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#6
Ok, grazie mille...proverò a fare due conti utilizzando il modello della piastra circolare ed il modello della trave appoggiata...
...ma come faccio ad applicare la linea elastica per calcolcare le tensione dovute alla pressione?!

Grazie!
 

meccanicamg

Utente Senior
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#7
Ok, grazie mille...proverò a fare due conti utilizzando il modello della piastra circolare ed il modello della trave appoggiata...
...ma come faccio ad applicare la linea elastica per calcolcare le tensione dovute alla pressione?!

Grazie!
La pressione sarà distribuita in modo circa uniforme o lineare o parabolico sulla superficie. Concettualizzando la superficie circolare come una trave lineare avrai un carico distribuito su di essa e diventerà uno studio monoassiale
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
#9
proprio una cosa del genere. ovviamente se hai l'albero in mezzo sarà interrotto e anzichè essere lineare sarà triangolare. Ma come prima approssimazione direi che si può fare anche così. Sei sempre a tempo per affinare. E sicuramente puoi mostrare i vari step di raffinatezza nel tuo progetto. Ogni modello di studio avrà le sue caratteristiche meglio/peggio/perchè.

E poi volendo puoi anche cambiare i vincoli e potrai passare all'analisi come iperstatica...però prima di incasinarti la vita parti dal semplice.
 

MassimoT

Utente poco attivo
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#10
Intatno grazie mille ancora per la disponibilità....colgo l'occasione per chiederti qualche consiglio anchesul modello FEM...
io avevo fatto le simulazioni del forzamento mettendo una cerniera sul confine sinistro pistone inferiore (dove c'è il buco per l'albero)...ed un carrello su quello superiore.
poi ho applicato uno spostamento verso il basso sulla linea di contatto tra i due pistoni (ovviamente nella parte sinistra)...
Può andare? o ho sbagliato il vincolamento?
 

meccanicamg

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#11
Intatno grazie mille ancora per la disponibilità....colgo l'occasione per chiederti qualche consiglio anchesul modello FEM...
io avevo fatto le simulazioni del forzamento mettendo una cerniera sul confine sinistro pistone inferiore (dove c'è il buco per l'albero)...ed un carrello su quello superiore.
poi ho applicato uno spostamento verso il basso sulla linea di contatto tra i due pistoni (ovviamente nella parte sinistra)...
Può andare? o ho sbagliato il vincolamento?
se interpetiamo le stesse cose si


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potrebbe essere benissimo che siano due vincoli di manicotto per ogni postone e la reazione in orizzontale applicata nell'occhio di biella.
 

MassimoT

Utente poco attivo
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#12
Ciao...oggi ho provato a fare due conti carta e penna utilizando il modello della trave caricata uniformemente...ma i risultati che ho avuto sono stati a dire poco pessimi!!
Per quanto riguarda il modello piastra...non sono risucito a trovare alcuna formula...riesci a fornirmele?
Ma tu ti intendi di SolidWorks Simulation?
Se ti mando l'immagine o il file dove si vedono i pezzi con i carichi e vincoli saresti in grado di darmi un parere?
Intatno grazie per l'aiuto che mi hai dato!