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Luca18

Analisi strutturale Inventor

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Salve a tutti!

Sono nuovo, e avrei bisogno di qualche consiglio.

Sto realizzando un disegno di un mozzo in 3d con inventor, e fin qui tutto bene.

Ora vorrei però verificare se il pezzo è dimensionato correttamente per gli sforzi a cui verrà sottoposto.

Premetto che nonostante abbia una buona esperienza con i software 2d, è da poco che uso inventor.

Ho lanciato un'analisi delle sollecitazioni, ho applicato le forze nei punti di contatto, ho definito il materiale, fissato i vincoli dove il mozzo andrà fissato con delle viti coniche, fatto la mesh e ho simulato.

Quello che non capisco è come mai sia che applico 1N di forza o 100000N nel risultato finale la deformazione del pezzo è sempre la stessa (vedi figura) e le zone che in teoria dovrebbero avere la maggiore deformazione nelle varie prove hanno lo stesso colore di zone che in teoria sono meno sollecitate.

Mi viene da pensare che il software applichi una simulazione fino al punto di snervamento del materiale indipendentemente dalla forza messa in input.

A me interessava capire in particolare se le sei zone vicine ai punti di contatto (ne ho cerchiata una in rosso) resistessero alle sollecitazioni a cui andrà sottoposto il pezzo senza subire una deformazione plastica o peggio una rottura.

Come posso fare?

d8bf79316837800.jpg

Sò che magari è una banalità ma se qualche anima pia può chiarirmi le idee glie ne sarei grato.

Grazie a tutti in anticipo.

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Salve a tutti!

Sono nuovo, e avrei bisogno di qualche consiglio.

Sto realizzando un disegno di un mozzo in 3d con inventor, e fin qui tutto bene.

Ora vorrei però verificare se il pezzo è dimensionato correttamente per gli sforzi a cui verrà sottoposto.

Premetto che nonostante abbia una buona esperienza con i software 2d, è da poco che uso inventor.

Ho lanciato un'analisi delle sollecitazioni, ho applicato le forze nei punti di contatto, ho definito il materiale, fissato i vincoli dove il mozzo andrà fissato con delle viti coniche, fatto la mesh e ho simulato.

Quello che non capisco è come mai sia che applico 1N di forza o 100000N nel risultato finale la deformazione del pezzo è sempre la stessa (vedi figura) e le zone che in teoria dovrebbero avere la maggiore deformazione nelle varie prove hanno lo stesso colore di zone che in teoria sono meno sollecitate.

Mi viene da pensare che il software applichi una simulazione fino al punto di snervamento del materiale indipendentemente dalla forza messa in input.

A me interessava capire in particolare se le sei zone vicine ai punti di contatto (ne ho cerchiata una in rosso) resistessero alle sollecitazioni a cui andrà sottoposto il pezzo senza subire una deformazione plastica o peggio una rottura.

Come posso fare?

d8bf79316837800.jpg

Sò che magari è una banalità ma se qualche anima pia può chiarirmi le idee glie ne sarei grato.

Grazie a tutti in anticipo.

Ciao,

allora premetto che io di lavoro faccio il calcolista strutturale su FEM per cui penso di poterti dare qualche dritta anche se non è mi è molto chiaro il problema;

ad esempio nella immagine che hai allegato che tipo di grandezza stai mappando: spostamenti?tensioni?deformazioni plastiche?

non mi sembra nulla di tutto questo.

posso però dirti che molto probabilmente , come spesso accade in software non specificatamente creati per simulazioni strutturali, il codice di calcolo utilizzato da inventor è quasi sicuramente LINEARE per cui, come giustamente avevi intuito tu stesso, il calcolo è predittivo solo fino allo snervamento , ovvero fino a quando il materiale lavora in campo elastico.

in questo contesto leggerai solo tensioni fino al valore di snervamento e non vedrai nessuna deformazione plastica.

altra nota sull'immagine: il fatto che tu abbia il colore blu dappertutto è legata la fatto che devi, se si può(mai usato inventor) sogliare opportunamente la scala della legenda per far risaltare i picchi della grandezza che stai mappando.

in riferimento alla tua immagine la grandezza mappata ha un range che va da 12 a 15 (blu) ma la scala va da un minimo di 0 ad un massimo di 15.

se tu riesci a settare il minimo per esempio a 12 o giù di lì, allora vedrai una diversa distribuzione di colori che equivarrà ad una rappresentazione più puntuale della tua grandezza mappata.

ripeto, non ho ben inteso cosa hai cercato di fare(ad esempio come hai applicato i carichi esterni) e cosa hai mappato, ma spero comunque di esserti stato un pò utile.

così non fosse ti chiedo scusa se ti avrò fatto perdere tempo

bye

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Inviata (modificato)

Ciao fede,

grazie della risposta.

Allora ieri ho provveduto a reinstallare il programma e pare che ora cominci a restituire risultati un po' più accettabili.

Per quanto riguarda ciò che sto tentando di fare è cercare di capire se il pezzo che ho disegnato non si pieghi o peggio si rompa durante l'utilizzo.

Visto il lavoro che fai, penso che anche se non conosci il programma comunque potresti essermi molto utile a tale scopo.

In pratica il pezzo è un mozzo di un freno, nei 5 punti svasati (vedi figura del primo post) si fissa al cerchione, e ho impostato i vincoli di fissaggio in quei punti.

Poi ho applicato le forze nei punti di contatto con la pista frenante, che se non ho sbagliato a fare i calcoli sono di 1500N l'una (non sono un ingegnere).

Poi ho avviato la simulazione, di seguito puoi vedere i risultati.

prova Rapporto Analisi sollecitazione 17_03_2014.html

Il fattore di sicurezza è piuttosto basso però c'è anche da dire che è concentrato in un punto piuttosto piccolo, nel resto delle punti (le zone arancioni, gialle e blu) ha un valore accettabile.

Tu cosa ne pensi può andare?

Edit: noto che le immagini nell'allegato non si vedono.

Qui c'è quella per il fattore di sicurezza.

d5836c316848805.jpg

Il punto rosso all'interno del cerchio è quello con fattore di sicurezza al di sotto dell'1.


Modificato da Luca18

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Ciao fede,

grazie della risposta.

Allora ieri ho provveduto a reinstallare il programma e pare che ora cominci a restituire risultati un po' più accettabili.

Per quanto riguarda ciò che sto tentando di fare è cercare di capire se il pezzo che ho disegnato non si pieghi o peggio si rompa durante l'utilizzo.

Visto il lavoro che fai, penso che anche se non conosci il programma comunque potresti essermi molto utile a tale scopo.

In pratica il pezzo è un mozzo di un freno, nei 5 punti svasati (vedi figura del primo post) si fissa al cerchione, e ho impostato i vincoli di fissaggio in quei punti.

Poi ho applicato le forze nei punti di contatto con la pista frenante, che se non ho sbagliato a fare i calcoli sono di 1500N l'una (non sono un ingegnere).

Poi ho avviato la simulazione, di seguito puoi vedere i risultati.

prova Rapporto Analisi sollecitazione 17_03_2014.html

Il fattore di sicurezza è piuttosto basso però c'è anche da dire che è concentrato in un punto piuttosto piccolo, nel resto delle punti (le zone arancioni, gialle e blu) ha un valore accettabile.

Tu cosa ne pensi può andare?

Edit: noto che le immagini nell'allegato non si vedono.

Qui c'è quella per il fattore di sicurezza.

d5836c316848805.jpg

Il punto rosso all'interno del cerchio è quello con fattore di sicurezza al di sotto dell'1.

Ciao Luca,

allora la situazione mi è un pò più chiara e la nuova mappa per il fattore di sicurezza è decisamente più esaustiva adesso.

Partendo da tutti i dati che si trovano al link html che hai postato posso vedere che la von mises max è pari a quasi 220 MPa , mentre la tensione principale è addirittura 252 MPa...

possiamo comunque ragionare sulla Von Mises che è una sorta, diciamo così, di tensione mediata e che nella stragrande maggioranza dei casi di calcolo virtuale è quella che si va a considerare.

Allora partendo da von Mises = 220 MPA e dato che il materiale del tuo pezzo presenta tensione di snervatura 145 e di rottura 276 il tuo mozzo si piegherà certamente e deformerà plasticamente mentre non si romperà (ma sei a rischio se consideri la tensione principale di 252 MPa)...

è però vero che questi picchi di tensione che quasi certamente sono localizzati dove hai trovato il minimo coefficiente di sicurezza(se riesci dovresti mappare la von mises come hai fatto col fattore di sicurezza) sono locali, anzi direi quasi puntuali, e non distribuiti su un'area.

A mio avviso possono dipendere dalla loro vicinanza (presumo) alle zone/punti di vincolo.

A tal proposito come hai vincolato? hai preso dei vertici e hai bloccato per questi tutte le rotazioni e le traslazioni(in altre parole lo hai "messo a terra")? se si, in prossimità di tale vincolo sovrastimerai sempre le tensioni perchè il vincolo per il solver è infinitamente rigido ma nella realtà non esiste nulla con tale caratteristiche(come non esiste nulla che non sia soggetto ad attrito, smorzamento e gravità).

per tale motivo , quando si mappano le tensioni non si considerano i valori in queste zone irrealistiche e anzi spesso vengono pure "spenti" gli elementi della mesh interessati e si rifà la mappa per non vedere più il contributo "sballato" di queste aree ed ottenere un "rescale" della mappa di tensioni più realistica.

insomma tutta sta solfa(spero di non averti annoiato) per dirti che se i vincoli sono molto vicini o addirittura coincidono con il tuo punto di minimo coefficiente di sicurezza (max tensione) allora puoi ragionevolemente stare tranquillo che il pezzo non si romperà;

per il piegarsi invece credo non ci siano dubbi sul fatto che lo farà e pure plasticamente(ovvero una volta rimosso il carico il pezzo rimarrà deformato)...

spero di esserti stato utile e di aver colto il tuo problema....ovviamente non è semplice dare un giudizio del tipo "funziona o non funziona" nella maniera in cui stiamo interagendo, per cui ti prego di prendere le mie parole come una opinione e una indicazione di massima.

detto questo sarò felice di continuare la discussione se ti potrà essere ulteriormente utile

a presto and good work

bye

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fede sei stato gentilissimo, non mi hai affatto annoiato, anzi è stato molto interessante.

Per la von mises come avevi ipotizzato raggiunge i picchi proprio nei punti dove il fattore di sicurezza è più basso.

A seguire puoi vedere alcuni sceen della von mises. Come puoi notare i valori ad eccezione di quella piccolissima zona sono di molto inferiori al punto di snervamento e decadono molto in fretta.

4b61f9317343566.jpg

3f08c8317343576.jpg

I vincoli li ho fissati nei punti di contatto tra le viti di fissaggio del disco e il mozzo, che sono quei 5 fori svasati nella parte centrale del disegno, e rappresentano anche nella realtà l'unico punto di vincolo del mozzo, quindi sono tutto sommato distanti dal punto in questione.

La cosa che comunque mi lascia perplesso è che anche eliminando le zone di alleggerimento la simulazione indica comunque un superamento del punto di snervamento ,e di conseguenza vi dovrebbe essere una deformazione plastica del pezzo, cosa che nella realtà mi sento piuttosto sicuro di escludere.

4a3463317348689.jpg

80cdb0317348711.jpg

Che abbia sbagliato a calcolare le forze?

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fede sei stato gentilissimo, non mi hai affatto annoiato, anzi è stato molto interessante.

Per la von mises come avevi ipotizzato raggiunge i picchi proprio nei punti dove il fattore di sicurezza è più basso.

A seguire puoi vedere alcuni sceen della von mises. Come puoi notare i valori ad eccezione di quella piccolissima zona sono di molto inferiori al punto di snervamento e decadono molto in fretta.

4b61f9317343566.jpg

3f08c8317343576.jpg

I vincoli li ho fissati nei punti di contatto tra le viti di fissaggio del disco e il mozzo, che sono quei 5 fori svasati nella parte centrale del disegno, e rappresentano anche nella realtà l'unico punto di vincolo del mozzo, quindi sono tutto sommato distanti dal punto in questione.

La cosa che comunque mi lascia perplesso è che anche eliminando le zone di alleggerimento la simulazione indica comunque un superamento del punto di snervamento ,e di conseguenza vi dovrebbe essere una deformazione plastica del pezzo, cosa che nella realtà mi sento piuttosto sicuro di escludere.

4a3463317348689.jpg

80cdb0317348711.jpg

Che abbia sbagliato a calcolare le forze?

Ciao Luca,

scusami se ti rispondo solo adesso.

Allora se tu ti senti di escludere che nella realtà questo pezzo si deformi plasticamente(evidentemente lo dici sulla base di esperienza su pezzi simili..credo) allora il tuo modello potrebbe essere non predittivo.

non conosco il tuo modello nel dettaglio ma posso dirti , come indicazione, quanto segue :

1) dalle immagini mi sembra che la mesh sia realizzata in TETRA (probabilmente del primo ordine)

in questo caso la rigidezza del pezzo è sovrastimata e di conseguenza anche le tensioni che alla fine leggi lo saranno.

ti consiglierei dunque o di rimeshare a BRICK o di convertire i TETRA del primo ordine in TETRA del secondo(da lineari a

parabolici)

preciso che io non so cosa sia in grado di fare uno strumento come inventor perchè non lo conosco , quindi sto ragionando in

termini di procedura che seguirei

2) il materiale che hai utilizzato è corredato di curva plastica o solamente delle informazioni sul comportamento elastico(fino allo snervamento)...ovviamente una curva del materiale non opportuna ti comporterà dei risultati non esatti(se non sballati)

3) le forze che hai messo hai detto di averle calcolate tu giusto? a partire da quali dati?ad esempio una coppia rotante?

ed inoltre sono 1500 N(150 Kg) applicati ad ogni foro sul raggio più esterno? in questo caso il carico mi sembra davvero

elevato, anche se onestamente io non ho idea del meccansimo di funzionamento di questo componente ne del suo regime di

funzionamento(in altre parole che forze ci sono in gioco); il mio know how è più sulle strutture il lamiere (scocche di auto).

insomma un check sulle forze in gioco e su quelle calcolate lo farei

come sempre spero di averti dato qualche dato in più e un qualche tipo di aiuto

a presto

bye

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Ciao fede,

tranquillo, il we è giusto svagarsi.

Per quanto riguarda questo pezzo non ne sono sicuro, volevo fare una simulazione apposta per scoprirlo, ma per quanto riguarda un mozzo pieno, cioè senza quegli alleggerimenti dalla forma vagamente trapezoidale, posso, con una certa sicurezza, escluderlo. Al contrario invece provando a fare una simulazione con il mozzo pieno, inventor continua a "dire" che il pezzo è a rischio deformazione plastica.

Per il materiale da quel che ho potuto vedere ci sono solo i valori, non ho trovato nessuna curva.

Per la mesh ho solo queste impostazioni:

1d82e0317991679.jpg

togliendo la spunta a "crea elementi mesh curvi", effettivamente il fattore di sicurezza aumenta, ma siamo pur sempre lontani da un 2.

Per quanto riguarda i calcoli:

(P) peso complessivo (persona+veicolo): 180kg

(v) velocità massima: 160km/h -> 44.5m/s

Definendo l'energia cinetica (Ec)=m*(v^2)*(1/2)=180*(44.5^2)*(1/2)=178222.5 J

Supponendo di voler rallentare con una decelerazione costante fino all'arresto occorre dissipare l'energia cinetica precedentemente calcolata.

Trascurando resistenze varie si può approssimare:

Ec=Fr*Sf

dove:

forza frenante (Fr)=p*u

in cui p è il peso espresso in newton (p=m*g) e u è il coefficiente di aderenza tra ruota e asfalto (0.9)

spazio di frenatura (Sf)=Ec/Fr=(v^2)/(2*g*u)=(44.5^2)/(2*9.8*0.9)=112 m

Di conseguenza la Fr sarà:

Ec/Sf=178222.5/112=1591

In aggiunta si consideri anche il sistema della pompa freno che è una leva di 2° tipo.

Ipotizzando un pressione sulla leva di 6kg ed un braccio leva di 8cm dato che la pompa ha un braccio di 1,9cm si ha una forza applicata al pistoncino di:

6*(8/1.9)=25.3kg

Esprimendola in Newton si dovrebbe avere 25,3*9.8=247.9 N

Sapendo che il pistoncino della pompa è da 1,4cm (superficie 1,5cm^2 ovvero 0.00015m^2) mentre la pinza ha 4 pistoncini da 2,5cm (area singolo pistoncino 4,9cm^2 di tutti e 4 19.6cm^2), si ha un rapporto tra le aree di 19.6/1.5=13

Abbiamo che applicando 25.3 sul pistoncino dall'altro lato ce ne sono 25.3*13=328.9kg, oppure 247.9*13=3222.7 N.

La coppia frenante (Mf) dovrebbe essere:

Mf=F*uf*(re+ri)

dove F è la forza applicata sulla pista frenante, uf è il coefficiente d'attrito tra disco e pastiglie che dovrebbe essere compreso tra 0.2 e 0.7 per i dischi in acciaio, e re ed ri sono i raggi esterni ed interni della pista frenante, rispettivamente 11cm e 8cm

Quindi si ha per ogni pastiglia una coppia frenante Mf=(3222.7)*0.6*(0.11+0.08)=367.38 N*m

Raggio ruota= 0.3m

1591*0.3=477.3 N*m

Dove la pista frenante va a contatto con il mozzo si va da 124mm a 144mm di diametro, facendo una media diciamo 134mm di diametro che diventano 67mm di raggio ossia 0.067m.

Quindi 477.3/0.067=7123.88

che diviso 6 fa 1187N su ogni perno.


Modificato da Luca18

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