GMC-NASTASE ALEXANDRU

Analiza elementelor finite (FEA / Finite Element Analysis)

Analiza elementelor finite reprezinta o operatie prin care un solid

se imparte in mai multe elemente (mesh-ul obiectului), aceasta retea de

elemente fiind considerata ca un solid si analizata la diferite forte aplicate

pe acesta. Aceste elemente sunt nodurile mesh-ului ca si in imaginea

urmatoare. In realitate aceste noduri sunt infinite, putem considera spatiul

dintre ele infinit de mic, tocmai de aceea pentru a realiza o simulare de

stres avem nevoie de un numar finit de elemente (e logic, nu poti calcula

ceva la infinit, trebuie sa te opresti candva).

Cu cat sunt mai multe elemente cu atat rezultatul va fi mai corect,

insa nu trebuie exagerat cu acest numar daca nu aveti un calculator foarte

puternic. Inventor este foarte usor si placut atunci cand vrem sa facem o

analiza FEA pe un solid. Utilizatorul doar introduce informatiile de baza

(forte, incastrari) iar programul calculeaza automat tensiunea dupa ecuatia

Von Mises si arata pe piesa deformarea acesteia si locurile unde apar tensiunile ca in imaginea de mai

jos.

2 Analiza elementelor finite in Inventor

In aceasta lectie vom analiza piesa din imaginile de mai sus iar pentru inceput trebuie modelata.

Incepem prin crearea unei schite in planul XY ca in imaginea de mai jos dupa care extrudati conturul pe

distanta de 20 milimetri.

Creati acum orificiile conform celor doua schite din imaginile urmatoare. Aceste orificii au rolul

de a scadea rezistenta in locurile respective. Bineinteles ca in realitate nu este bine sa scazi rezistenta

unei piese, insa aici vream sa vedem cum apar tensiunile in locurile respective.

3 Analiza elementelor finite in Inventor

Dupa modelare va trebui sa stabilim materialul piesei. Putem face acest lucru si din modul

analizei de stres insa il vom face acum. Acestei piese ii atribuim materialul otel-carbon. Dupa stabilirea

materialului mergem in meniul Environments si lansati Stress Analysis. Dati click pe butonul icon-ul

Create simulation din stanga sus iar in fereastra aparuta lasati bifat pe analiza statica si apasati OK. In

browser avem numele fisierului cu obiectul creat si numale simularii curente (Simulation:1). In aceasta

simulare avem mai multe obiective care trebuie indeplinite pentru a realiza simularea. Materialul:

Acesta a fost deja stabilit mai devreme, insa de aici se poate inlocui cu un altul. pentru acest lucru dati

click pe butonul Assign din tabul Material sau click dreapta in browser pe Material si apoi pe Assign

Materials. Nu vom face acest lucru ci vom trece la pasul urmator. Constraints: Acestea sunt

constrangerile aplicate anumitor fete sau muchii ale piesei. Este obligatoriu sa fie cel putin un element

constrans, altfel ar fi ca si cum piesa ar pluti in aer. Dam click pe Fixed in tabul Constraints si

incastram suprafata de jos a piesei.

4 Analiza elementelor finite in Inventor

Loads: Acestea reprezinta forte, momente, presiuni si alte elemente cu diferite optiuni ce

actioneaza asupra solidului solicitandu-l. Dam click in tabul Loads pe butonul Force si aplicam pe

suprafata din imaginea urmatoare o forta de 500 Newton (50 kilograme forta).

Mesh: Aceasta reprezinta suprafata formata din elementele finite despre care am vorbit mai sus.

Daca dati click pe butonul Mesh tin tabul cu acelasi nume, programul va atribui automat un mesh

considerat de el ca ar fi suficient. Nu vom face asta ci vom atribui un mesh diferit. Pentru acest lucru

dati click pe butonul Local Mesh Control din tabul Mesh si va trebui acum sa selectati toate fetele

solidului una cate una. Pentru a fi sigur ca le-ati selectat pe toate plimbati cursorul pe solid iar daca se

albeste vre-o fata inseamna ca aceasta nu e selectata. Dupa ce le-ati selectat pe toate introduceti in casuta

din fereastra valoarea 5. Aceasta reprezinta distanta dintre elemente (5 milimetri). Cu cat punem o

5 Analiza elementelor finite in Inventor

valoare mai mica cu atat vor fi mai multe elemente, insa dupa cum am explicat mai sus nu este necesar

sa facem acest lucru. Dupa stabilirea retelei apasati pe butonul Mesh pentru a vedea cum arata reteaua.

Daca doriti sa o editati mergeti in browser si extindeti obiectul Mesh si editati obiectul Local Mesh

Control.

In tabul Solve apasati pe butonul Simulate pentru a porni simularea. Dupa ce aceasta se incheie

mergeti in tabul Display iar in meniul drop-down selectati Actual . Aceasta reprezinta situatia actuala

cum arata piesa dupa deformare. Mergeti in browser si observati ca este bifata optiunea Von Mises

Stress. Asa arata piesa deformata dupa ecuatia lui Von Mises.

6 Analiza elementelor finite in Inventor

Un ultim lucru important este generarea raportului complet al simularii curente. Pentru acets

lucru apasati pe butonul Report din tabul Report si generati un raport complet. In acesta studiati cu

atentie informatiile prezentate. Daca studiati sau ati studiat pe domeniul ingineriei mecanice veti sti ce

inseamna toate acele informatii.