CALCOLI ANALITICI A CONFRONTO CON RISULTATO FEM

Salve, dopo aver svolto un analisi fem di un modello, che semplificato equivale a quello indicato nelle bozze, è risultata una tensione di circa 300 N/mm2 in entrambe sezione indicate(A-A & B-B), dove è posto un foro passante di 5mm. È stato perciò considerato un coefficiente Kt=3.
Sto cercando ora di creare un foglio di calcolo per lo stesso modello preso in esame dal fem.
Come potrei risolvere questo problema?
Ho considerato il perno indeformabile, (essendo pieno) quindi non è paragonabile al piede di Biella di un motore, che è cavo.
Ho guardato su vari libri di costruzione di macchine, ma i risultati sono molto lontani dal fem, utilizzando i coefficienti di forma indicati, moltiplicati per il coefficiente d'intaglio Kt, risultano tensioni molto alte.
Dalla deformata che si ottiene dal FEM ho potuto intuire che oltre allo sforzo di trazione esiste un momento o una tensione circonferenziale.
P. S sono sicuro al 100% che il fem è giusto.

Hai provato banalmente a usare l'area reale nella sezione più sfortunata? Cioè dove c'è il foro laterale?
(52-35)•22=347mmq diviso due = 187mmq meno l'area del foro che vale 5•3,5=17,5mmq e quindi utile 187-17,5=169,5mmq su cui agisce metà forza F....che sigma esce? Circa 117MPa e mi sembra un po' strano che ti esca 300MPa cioè tre volte tanto a meno che hai qualche punto singolare che non indica realmente lo stato di tensione.
Se vuoi essere sicuro ed eliminare il discorso perno rigido, puoi mettere un incastro al posto di F e mettere la forza sulla mezza del foro.
Ti allego le curve di concentrazione sforzi di fori nei piatti per assemblaggio perni. Ti allego anche le formule di riferimento.

Dopo aver calcolato il Kt circa uguale a due per via del foro da 35 nel piatto devi calcolare il Kt dovuto al forellino con un grafico come quello allegato.
Comunque a mano non é facile arrivare al valore giusto se non si hanno curve sperimentali di intagli simili.

Al volo mi son fatto il FEM con FreeCAD con il mudulo CALCULIX e sinceramente rimango dell'idea che il tuo FEM non dia risultati esatti. Dovresti avere una sensibilità molto alta nella zona del foro e quindi sullo spigolo dei valori un po' più alti di quelli reali.

Ti allego Von Mises in MPa


e la deformazione totale nello spazio in mm

fatto con 20kN di forza, fori da 5 mm, 52 mm e foro da 32 al posto di 25 (me ne sono accorto dopo)

Quindi ti riallego con foro D35 il Von Mises che è praticamente come calcolato a mano da me.
Tieni presente che ho fatto diverse mesh da grossolana a media dapprima con mesh massima da 5mm per poi scendere a 2 mm e lo sforzo di VM si é ridotto di circa 1,5MPa, quindi il valore di 175MPa é realistico.

Ps. Nel post precedente ho scritto 25 ma volevo scrivere 35.

Se sul piede di biella hai flessione vuol dire che il diametro albero é sbagliato, troppo sottile e lo spessore della biella troppo alto anche se tutto scavato attorno.
C'è qualcosa che non torna tra quello che ci hai raccontato, quello che hai femmato e quello che hai semplificato.
Per fortuna in realtà gli alberi cementati resistono molto bene a taglio e non fanno flettere le bielle in acciaio stampato.