settare un albero con trazione-flessione-torsione,PRINCIPIANTE HELP

bulfy98

Utente poco attivo
Professione: studente
Software: solidworks,ansys
Regione: basilicata
Ciao a tutti,
sono alle primissime esperienze con Ansys e l'università mi ha chiesto di confrontare risultati analitici e analisi fem per alberi diversi con trazione P=80kN, una flessione e una torsione di 300Nm ciascuna. Tutti applicati separatamente e in statica con STATIC STRUCTURAL.
Gli alberi sono(allego foto):
-D=45mm d=30mm spallamento con raccordo r=1mm
-d=30mm con sede per chiavetta
-D=45mm d=30mm con spallamento r=1 e sede per chiavetta che attraversa la sezione
-D=192mm d=180mm spallamento con raccordo r=4mm
I miei dubbi,essendo novizio,sono i più banali.
Inanzitutto ho eseguito i calcoli analitici per tutti gli alberi(tranne il terzo del qualche niente è presente in letteratura) tenendo conto del fattore di intaglio Kt e calcolato le tensioni con von mises.

Per confrontare i risultati analitici con la fem,come devo settare il programma? IN particolare:
-Che calcolo di stress adottare? Equivanet von mises,Normal,Share? In particolare COME SETTARLI? Io sto usando sempre equivalent von mises ma a volte il risultato non converge bene. Che ne pensate?
-Vorrei adottare una mesh di 1mm in prossimità delle zone critiche e più larga altrove. Come consigliate di fare ciò?

PS Se riusciste a motivare le vostre scelte mi fareste un grande piacere,in modo da capire perchè una cosi sie l'altra no e imparare sempre di più su questo programma.


Grazie a tutti
 

Stan9411

Utente Junior
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Non c’è nessuna foto allegata.

Ansys classic o workbench?

Hai sollecitazioni diverse che ti creano degli sforzi sigma e tau .. mi sembra chiaro che lo stato di sforzo complessivo vada analizzato con il criterio di von Mises .. è quello che dovresti fare anche nel calcolo a penna.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Ciao. Se posti l'immagine possiamo aiutarti. Le azioni composte richiedono necessariamente l'analisi con Von Mises.

Il terzo caso non ha letteratura,...parli di chiavetta che passa tutta la sezione circolare. Mi immagino un'asola che taglia la sezione circolare come fosse quella per bloccare i coni morse.
Credo che in letteratura possa essere considerato un foro circolare .... perché poi se fosse un'asola avresti l'effetto ombra.
 

bulfy98

Utente poco attivo
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Ansys workbench.
Scusa, mi sono espresso male. Considero le sollecitaazioni applicate singolarmente,nel senso prima analizzo la tensione per il solo sforzo di trazione,poi per il solo momento flettente e in una terza analisi vedo la tensione con momento torcente.

Ho dubbi per quanto riguarda il criterio da usare perchè la prof mi ha scritto questo, ma non so se sia la scelta migliore per un confronto con la soluzione analitica.

"- per la trazione non considererei la sigma eq. ma la sigma lungo l'asse dell'albero
- per la flessione non considererei la sigma eq. ma la sigma lungo l'asse dell'albero
- per la torsione la tau sul piano normale all'asse dell'albero "
Immagine.png
 

bulfy98

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Ciao. Se posti l'immagine possiamo aiutarti. Le azioni composte richiedono necessariamente l'analisi con Von Mises.

Il terzo caso non ha letteratura,...parli di chiavetta che passa tutta la sezione circolare. Mi immagino un'asola che taglia la sezione circolare come fosse quella per bloccare i coni morse.
Credo che in letteratura possa essere considerato un foro circolare .... perché poi se fosse un'asola avresti l'effetto ombra.
Si hai ragione,non ha letteratura. Infatti in quel caso non si tratta di un confronto vero e proprio,ma solo di valutare le tensioni. Ho però lo scrupolo di settare al meglio il programma per i casi precedenti, in modo da avereper quel caso un risultato quanto più attendibile possibile.

NB Mi sono espresso male, per ogni albero considero le sollecitazioni applicate singolarmente. Nel senso: prima analisi solo trazione,seconda solo flessione e terza solo torsione.
 

Stan9411

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Ok allora per ciascun albero devi attivare una sola sollecitazione alla volta. Quando vai a visualizzare i risultati per la sollecitazione di trazione avrai una sigma lungo l’asse dell’albero, le tau saranno nulle e la sigma di von Mises sarà uguale alla sigma di trazione (a meno di approssimazioni numeriche).

E così via per le altre sollecitazioni...

Sinceramente non ho capito dov è il problema nell’impostazione dell’analisi.

La questione riguardante gli effetti di intaglio invece è meno banale e va studiata anche al variare dei parametri di mesh (dimensione e ordine degli elementi)
 

Stan9411

Utente Junior
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NB Mi sono espresso male, per ogni albero considero le sollecitazioni applicate singolarmente. Nel senso: prima analisi solo trazione,seconda solo flessione e terza solo torsione.
Ok ti sei corretto mentre ti rispondevo.

Beh allora la questione è solo sugli effetti di intaglio. Posta i risultati a mano e con il fem e vediamo dove sono le differenze, se ci sono.
 

meccanicamg

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Ecco le immagini. In effetti la sede della LINGUETTA e non CHIAVETTA è sull'albero a diametro inferiore e continua a fogare sull'altro diametro per avere la lunghezza massima della stessa.
Il terzo caso dovrebbe essere una specie di somma o sovrapposizione degli effetti dei casi precedenti.
Se così fosse troveresti una corrispondenza tra teoria e fem. Lo devi scoprire applicando correttamente lo studio sui due casi semplici e noti.
 

meccanicamg

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Tanto per darti un'idea sulla dimensione mesh, sarebbe bene dove studi gli intagli, avere almeno tre elementi della dimensione geometrica minore ... cioè se ho un raggio da 1mm devo avere la mesh da 1/3=0,33mm nella porzione attorno all'intaglio.
Un esempio recente lo puoi vedere nella mia analisi su questo. Basta che guardi la differenza tra mesh 8mm costante e adattativa con minimo automatico (circa 1mm) fino a 10 mm massimo.
 

bulfy98

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Tanto per darti un'idea sulla dimensione mesh, sarebbe bene dove studi gli intagli, avere almeno tre elementi della dimensione geometrica minore ... cioè se ho un raggio da 1mm devo avere la mesh da 1/3=0,33mm nella porzione attorno all'intaglio.
Un esempio recente lo puoi vedere nella mia analisi su questo. Basta che guardi la differenza tra mesh 8mm costante e adattativa con minimo automatico (circa 1mm) fino a 10 mm massimo.
Grazie mille per la dritta,userò questo metodo e vi farò sapere
 

bulfy98

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Ok ti sei corretto mentre ti rispondevo.

Beh allora la questione è solo sugli effetti di intaglio. Posta i risultati a mano e con il fem e vediamo dove sono le differenze, se ci sono.
Mi sono riotrovato con anche 50Mpa di differenza! Ora però userò la mesh che mi avete consigliato e vi farò vedere sia i risultati analitici che fem per il primo albero.
Grazieee
 

bulfy98

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Ciao ragazzi, vorrei un riscontro su questo kt. Implementando la formula a me sono venuti fuori 2 kt per la zona B: 3,463 e 2,172. Il primo usando il rapporto r/d e il secondo usando r/d=0.0208 come indicato dalla formula per d>=6. Quale pensate sia più corretto usare?kt sede chiavetta.png
 

meccanicamg

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Ovviamente hai due Kt uno sul fondo e uno sul raggio...basta leggere bene però.
Attento che 6,5 sono pollici e quindi solo se i diametri sono maggiori di 165,1mm consideri.
Questo lo puoi implementare per la sede che trapassa sue diametri....
 

bulfy98

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Perfetto,grazie mille. Il mio dubbio era proprio quel 6.5 lì.
 

bulfy98

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Eccomi,vi aggiorno! :)
Ho inviato i primi risultati alla prof e lei mi ha risposto in questo modo,potreste darmi una mano a interpretare le sue richieste?

-"fare una mesh piccola (criterio è r/1,33 o anche più piccola se riesce) a cavallo dello spallamento diciamo per 5 mm a destra e per 5 mm a sinistra "
La mesh che ho usato a cavallo dello spallamento è stata quella che mi avete consigliato con dimensione r/3,che la trovo molto valida, non capisco però come realizzare questa mesh a 5 cm e dx e sx dello spallamento

-"invece che "normal stress" non riesce a visualizzare la sigmazz (se z è l'asse dell'albero?) per la trazione e flessione ". Non capisco come visualizzare questa sigma lungo l'asse(che comando è)

-"provi anche a fare il confronto non sulle tensioni ma sul Kt cioè con il FEM calcola il rapporto tra tensione nel raggio di raccordo e tensione nominale e lo confronta con il Kt analitico "
Esiste una modalità di realizzare ciò su Ansys o pensate lei intenda che va fatto a mano?

PS i miei risultato sono stati grossomodo attendibili, le uniche problematiche sono state riscontrate a trazione per l'albero con spallamento

Grazie mille per l'aiutoooo

.
 

bulfy98

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1586968883885.png

Vi riporto i risultati!! Scusate!!Ecco la tabella di risultati per quell'albero,notate che i valori sono molto differenti a trazione
 

bulfy98

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1586968942853.png
Stessa tipologia di albero ma con dimensioni maggiori
 

meccanicamg

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Eccomi,vi aggiorno! :)
Ho inviato i primi risultati alla prof e lei mi ha risposto in questo modo,potreste darmi una mano a interpretare le sue richieste?

-"fare una mesh piccola (criterio è r/1,33 o anche più piccola se riesce) a cavallo dello spallamento diciamo per 5 mm a destra e per 5 mm a sinistra "
La mesh che ho usato a cavallo dello spallamento è stata quella che mi avete consigliato con dimensione r/3,che la trovo molto valida, non capisco però come realizzare questa mesh a 5 cm e dx e sx dello spallamento

-"invece che "normal stress" non riesce a visualizzare la sigmazz (se z è l'asse dell'albero?) per la trazione e flessione ". Non capisco come visualizzare questa sigma lungo l'asse(che comando è)

-"provi anche a fare il confronto non sulle tensioni ma sul Kt cioè con il FEM calcola il rapporto tra tensione nel raggio di raccordo e tensione nominale e lo confronta con il Kt analitico "
Esiste una modalità di realizzare ciò su Ansys o pensate lei intenda che va fatto a mano?

PS i miei risultato sono stati grossomodo attendibili, le uniche problematiche sono state riscontrate a trazione per l'albero con spallamento

Grazie mille per l'aiutoooo

.
Per i comandi di andata non ti posso aiutare perché sono più di 15 anni che non lo uso. Però normalmente un FEM permette di visualizzare come output diverse cose, sforzo von Mises, tensioni principali ecc.
R/1,33 non ho idea....lo puoi usare se devi fare un raggio da 4-5mm.

Il calcolo del Kt fatto tramite FEM è necessario applicare gli stessi carichi con la stessa mesh possibilmente....al provino senza intaglio e prendere il numero. Confrontarlo con quello che esce dal modello che ha l'intaglio. Fare il rapporto....quello è Kt.
 

meccanicamg

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Vedi l'allegato 57237
Stessa tipologia di albero ma con dimensioni maggiori
Non siamo lontani....bisogna un po' vedrete dove e come hai applicato vincoli e forze. Inoltre bisogna vedere realmente che mesh hai fatto e come hai misurato i valori....medio, massimo o cosa.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Ciao a tutti,
sono alle primissime esperienze con Ansys e l'università mi ha chiesto di confrontare risultati analitici e analisi fem per alberi diversi con trazione P=80kN, una flessione e una torsione di 300Nm ciascuna. Tutti applicati separatamente e in statica con STATIC STRUCTURAL.
Gli alberi sono(allego foto):
-D=45mm d=30mm spallamento con raccordo r=1mm
-d=30mm con sede per chiavetta
-D=45mm d=30mm con spallamento r=1 e sede per chiavetta che attraversa la sezione
-D=192mm d=180mm spallamento con raccordo r=4mm
I miei dubbi,essendo novizio,sono i più banali.
Inanzitutto ho eseguito i calcoli analitici per tutti gli alberi(tranne il terzo del qualche niente è presente in letteratura) tenendo conto del fattore di intaglio Kt e calcolato le tensioni con von mises.

Per confrontare i risultati analitici con la fem,come devo settare il programma? IN particolare:
-Che calcolo di stress adottare? Equivanet von mises,Normal,Share? In particolare COME SETTARLI? Io sto usando sempre equivalent von mises ma a volte il risultato non converge bene. Che ne pensate?
-Vorrei adottare una mesh di 1mm in prossimità delle zone critiche e più larga altrove. Come consigliate di fare ciò?

PS Se riusciste a motivare le vostre scelte mi fareste un grande piacere,in modo da capire perchè una cosi sie l'altra no e imparare sempre di più su questo programma.


Grazie a tutti
Stavo per curiosità andando a guardare uno dei casi che hai.

Albero a due diametri, 40/35 con raggio 1mm sottoposto a torsione di 300Nm.

Allora sono andato a prendere le curve su un manuale specializzato e ho quindi fatto un paio di conti con i parametri.

Le curve che ho usato sono questa:
Screenshot_20200418_143957.jpg
- non posso usarla perché con D/d=1,5 sulla curva r/d=0,033 non ho la curva....e quindi come la invento? Devo interpolare, inventare, prolungare ecc.

E questa:IMG_20200418_143742.jpg
- non posso usarla perché t/r non può essere superiore a 4
- quando mi è caduto l'occhio su questo ho smesso di calcolare i coefficienti C vari

Ma tu come hai fatto a calcolare il valore teorico Kt?