Analiza cu elemente finite a pistonului supus la solicitare termică

A. Scopul aplicatiei

In cadrul acestei aplicații se urmărește determinarea deformațiilor si tensiunilor din structura pistonului determinate de variațiile de temperaturi din timpul funcționarii. Forma si dimensiunile pistonului sunt prezentate in figura de mai jos.

Pistonul este confecționat din aluminiu ATC Si10Cu3Mg. Pistonul are forma ovala pe toata forma sa.

B. Întocmirea modelului de analiza

Pentru întocmirea modelului de analiza cu elemente finite asociat aplicației de mai sus se impune identificarea:

- formei si dimensiunilor geometrice,

- restricțiilor induse de legăturile cu elementele adiacente,

- restricțiilor de isostaticitate,

- incarcarilor exterioare de tip temperatura,

- caracteristicilor materialului

Distribuțiile temperaturii pe suprafața exterioara a pistonului, in vederea introducerii incarcari, pentru simplificare, se aproximează cu un palier constant corespunzător temperaturii T = 923 grade Kelvin(650 grade Celsius).

Pentru analiza cu elemente finite caracteristicile fizice ale materialului, ATC Si10Cu3Mg sunt:

modulul lui Young: 7e+010N_m2

coeficientul lui Poisson: 0.346

densitatea: 2710kg_m3

coeficient de dilatare termica (l): 2710kg_m3

coeficient de elasticitate: 9.5e+007N_m2

După modelarea pistonului in Start->Mechanical design->Part design se face apel la modulul de analiza cu elemente finite din catia prin:

Start -> Analysis & Simulation -> Generative Structural Analysis -> New Analysis Case:

Static Analysis ->OK.

Definirea elementelor finite se face din OCTREE Thetraedron Mesh, Size 4mm, Absolute Sag 1mm, Element type Parabolic ->OK.

C. Modelarea constrângerilor geometrice

Incastrearea pistonului se face apeland User Defined Constraint . Se selecteaza cee doua gauri de ghidare a boltului in piston si se limiteaza translatia (Isostatic Translation 1).

Introducerea temperaturii:

Temperature field . Support: se selecteaza capul pistonului; Temperature: 923Kdeg; Data Mapping ->OK.

D. Rezolvarea modelului cu elemente finite

Lansarea modulului de calcul : Compute -> All -> OK -> Computation Resource Estimation -> Computation Status.

E. Procesarea rezultatelor

Vizualizarea stării deformate/Animație

Deformation

Animate