Îndrumar CATIA

A1.1 Introducere

A1.2 Scopul aplicaţiei

Modulele de programe Generative Structural Analysis ale mediului CAD/CAE/CAM CATIA permite simularea comportării mecanice a structurilor mecanice atât ca o singură entitate cît şi ca ansamble de parţi.

În fig. A1.1 se prezintă schema unui sistem mecanic de susţinere compus din două piese de rezemare numite Suport şi dintr-o grindă de care se atârnă o greutate P. Muchiile interioare ale pieselor componente sunt cu racordări. Elementele Suport sunt fixate de cei doi pereţi prin cîte un set de două şuruburi Md. De asemenea, elementul Grindă se fixează de ce doi suporţi prin alte seturi de şuruburi Md

În această aplicaţie se prezintă studiul elementelor constructive ale unui sistem mecanic considerate ca entităţi independente. Pentru început se prezintă algoritmul de analiză pentru elementului numit Suport (a=10 mm, d=8 mm, P=24000N, raza de racordare r=0,2a ) în vederea determinării câmpurilor de deplasări şi de tensiuni.

A1.3 Întocmirea modelului de analiză

În vederea întocmirii modelului de analiză cu elemente se urmăreşte identificarea formei şi dimensiunilor geometrice, a restricţiilor induse de legăturile cu elementele adiacente, a încărcărilor interioare şi exterioare precum şi a caracteristicilor materialului. În fig. A1.2 se prezintă modelul de analiză al elementului Suport din fig. A1.1. În acest model se evidenţiază forma geometrică la nivel de detaliu şi dimensiunile asociate (muchiile drepte interioare sunt racordate cu r=0,2a); simularea fixării de perete a elementului Suport se realizează prin încastrare (anularea celor şase grade posibile, simbol........) a punctelor de pe suprafaţa de aşezarea a capului şurubului şi de pe muchia de rezemare de la partea inferioară; încărcarea externă se realizează prin intermediul unor forţe distribuite pe suprafeţele de aşezare a capetelor şuruburilor de fixare Suport-Grindă. Elementul analizat este realizat din oţel OL37 cu următoarele caracteristici mecanice: modulul de elasticitate longitudinală, E = 2,1.106 N/mm2, şi coeficientul contracţiei transversale (Poisson), ν = 0,3.

A1.4 Preprocesarea modelului de analiză

A1.4.1 Modelarea geometrică

În tabelul A1.1 se prezintă succesiunea acţiunilor de obţinere a schiţei de referinţă a corpului elementului de analizat prin intermediul modulului Sketcher.

Tabelul A1.1

Obţinerea schiţei de referinţă a corpului

Start  Mechanical Design  Part Design  (Sketcher)  xy plane  (Profile)  [se desenează conturul inchis al secţiunii frontale]  (Constraint) [se introduc succesiv cotele prin selectarea linie urmată de cea a icon-lui]  (Exit Workbench).

În tabelul A1.2 se prezintă etapele de obţinere a solidului asociat corpului de analizat prin extrudare pornind de la schiţa (Sketch.1) obţinută anterior.

Tabelul A1.2

Obţinerea corpului prin extrudare

(Pad)  Pad Definition Length: 25, Selection: Sketch.1, ◙ Mirrored extent, OK.

Obţinerea nervurii associate modelului solid obţinut se realizează în doi paşi: obţinerea unei schiţe reprezentând linia asociată conturului nervurii (tab. A1.3) şi generarea nervurii propiu-zise utilizând schiţa, Sketch.2 obţinută la pasul anterior (tab. A1.4).

Obţinerea unei găuri cu lamaj practicată în solidul generat anterior se obţin parcurgând prima succesiune din tab. A1.5 care constă în selectarea feţei pe care se aplică gaura, poziţionarea acesteia faţă de muchiile adiacente, selectarea tipului găurii şi introducerea dimensiunilor. Având în vedere simetria solidului faţă de planul xy se generează pentru început cele două găuri de aceaşi parte a nervurii urmată apoi de generarea prin simetrie a celorlalte două urmând cea de-a doua succeiune din tab. A1.5.

În tabelul A1.6 se prezintă succesiunea de comenzi de obţinere a racordărilor zonelor interioare având la bază comanda Edge Fillet.

A1.4.2. Modelarea caracteristicilor materialului

Introducerea valorilor caracteristicilor materialului necesare pentru analiza cu elemente finite se face utilizându-se biblioteca de materiale a mediului CATIA din care se alege material metalic din grupa oţelurilor (Steel) pentru care se modifică valorile modulului de elasticitate şi coeficientului Poisson ţinând cont de valorile indicate ca date de intrare (tab. A1.7).

A1.4.3 Modelarea cu elemente finite

Pentru generarea modelului cu elemente finite se lansează pachetul CATIA Analysis & Simulation din care, în continuare, se selectează modulul Generative Structural Analysis şi apoi opţiunea Static Analysis din fereastra New Analysis Case (A1.8) care presupune analiza statică a structurii în condiţiile unor constrângeri impuse şi a unor încărcări independente de timp. În structura arborescentă a specificaţiilor din tab. A1.8 se observă următorele structuri de specificaţii subarborescente: