3.3 Analiza cu element finit a unui subansamblu din cadrul structurii de proiectat 1. Alegere reper Metodele de calcul ale structurilor cunoscute si… [608871]

3.3 Analiza cu element finit a unui subansamblu din cadrul structurii de
proiectat
1. Alegere reper
Metodele de calcul ale structurilor cunoscute si folosite pana in momentul de fata sunt:
-metoda analitica;
-metoda experimentala;
-metota elementelor finite.
Metoda elementelor finite are ca scop principal determinarea starii de tensiune si deformatii
care apar in piese sau in structuri in timpul functionarii.
Simularea prin metoda elementelor finit e permite evaluarea, testarea si anticiparea
performantelor cu costuri scazute, intr -un timp scurt si cu rezultate aproximativ egale cu c ele
reale in conditiile in care modul de lucru cu programul a fost corect.
Pentru efectuarea studiului unui reper prin metoda elementelor finite din cadrul proiectului de
diploma a fost aleasa partea din fata a masinii de impachetat, si anume corpul de s ustinere al
motorului principal al sistemul complet de actionare al rolelor si a multor alte componente.
Masina de impac hetat face parte dintr -un flux logistic de productie a napolitanelor.

Figura 3.3 Masina de impachetat pe orizontala napolitane

Figura 3.4 Masina de impachetat pe orizontala napolitane

Figura 3.5 Figura 3.6
Corp de analizat vedere izometrica Corp de analizat vedere izometrica

Intregul ansamblu a fost modelat in programul CATIA V5.
Pentru a putea fi recunoscuta de Ansys Workbench la finalul modelarii in CATIA V5 piesa a
fost salvata intr -un format neutru, si anume STP.
Apoi a putut fi importata si recunoscuta de catre Ansys Workbench ca un format nativ,
programul permitand astfel performarea unei analize statice, analiza ce urmeaza a fi aplicata
corpului ales.

2. Discretizare si mod de lucru in Ansys WB
Primul pas a fost acela de a se importa geometria creata in CATIA V5 si “legarea ” acesteia de
analiza dorita: STATIC STRUCTURAL.
Piesa fiind din otel nu a fost nevoie de alegerea altui material, otelul fiind materialul predefinit
in Ansys WB.

Figura 3.7 Fereastra Ansys

In continuare se deschide tab -ul “Model” unde se realizeaza discretizarea, se aplica fortele si
blocajele pe modelul CAD:

Figura 3.8 Model discretizat
In figura 3.8 se poate observa piesa in urma discretizarii. Discretizarea este una de tip “Hex –
Dominant” cu marimea elementului de 30.

Figura 3.9 Fereastra Ansys

Figura 3.10 Evidentiere blocaje

In figura 3.10 sunt evidentiate blocajele. Pentru ca analiza sa poata fi executata corect acestea
au fost amplasate in picioarele piesei.

Figura 3.11 Evidentiere puncte aplicare forte
In imaginea prezentata mai sus au fost evidentiate incarcarile si modul in care actioneaza
acestea in timpul functionarii ansamblului de impachetat.

Pentru a putea calcula rezultatele dorite, in meniul SOLUTIONS se vor adauga rezultatele
dorite: deformatiile totale si tensiuni ech ivalente.

Deformatii totale:

Figura 3.12 Deformatiile totale
In figura 3.12 sunt reprezentate imagini in urma deformatiilor totale simulate de Ansys WB.
Rezultatele obtinute in urma acestei simulari pot fi vazute in figura 3.13:

Figura 3.13 Rezultate din program
Dupa ce programul a calculat ce se intampla cu intreaga structura in urma calculelor impuse de
utilizator, acesta a gasit deplasari de doar 0,03 mm, evidentiate cu culoarea rosie.

Analiza statica
Incarcari, solicitari:
In WB utilizatorul aplica incarcarile pe structura discretizata, iar dupa aceea programul Ansys
rezolva ecuatiile necesare aflarii rezultatelor cerute de catre utilizator . Cel mai corect este ca
incarcarile sa se introduca direct in nodurile retelei de dis cretizare. ,
• -acceleratii;
• -presiune;
• -forta;
• -forta la distanta;
• -incarcare in rulment;
• -forta de prestrangere in surub;
• -moment de rasucire;
• -cuplu de forte

Tipuri de blocaje:
• -deplasari impuse;
• -reazem simplu;

• -rotatie fixa;
• -suport elastic.

Rezultatel e oferite de program:
➢ -tensiuni normale – σ;
➢ -tensiuni tangentiale – τ;
➢ -tensiuni ehivalente – σ echivalent ;
➢ -tensiuni principale – σ1, σ2 .

Criterii de rezistenta: ,
1. Von Mises: este un ,criteriu ,general.
– Ofera estimari ,bune la ,oboseala, tractiune, in cazul unei,solicitari compuse;
– Este mai ,usor de pus intr -o forma ,algoritmica datorita continuitatii ,reprezentarii;
2. Criteriul Tresca:
– Este mai ,conservativ, si se ,utilizeaza p entru o stare ,spațială de tensiune ,unde ,curgerea
se produce ,atunci când tensiunea ,tangenț ială maximă ,din orice punct al ,materialului
depășește valoarea ,tensiunii tangențiale ,corespunzătoare curgerii ,în cazul solicitării ,la
tracțiune monoaxială.

Tensiuni echivalente (criteriul von Mises):
Atunci când se aplică o incarcare asupra unui material și acesta se deformează, mașina de
încercare efectuează lucru mecanic, care este asociat cu deformația elastică și este stocat în
corp sub formă de energie potențială de deformație. Această energie poate fi împărțită în două
component e: o componentă asociată cu schimbarea volumului și una asociată cu schimbarea
formei corpului deformabil. Presiunea produce o schimbare numai de volum și așa cum s -a
văzut, nu produce deformație plastică (în met ale). De aceea, un criteriu de curgere (o te orie de
stare limită), enunțat energetic, trebuie să fie asociat numai cu energia de schimbare a formei.
Conform criteriului von Mises, deformația intră în regim plastic atunci când energia potențială
de deformație pentru schimbare a formei atinge o valoar e critică. Energia totală de deformare
pe unitatea de volum se calculează ca produsul tensiunii și deformației specifice
corespunzătoare:

Energia asociată deformației hidrostatice (produsă de presiunea uniformă), care provoacă
numai variație a volu mului, este :

unde este deformația specifică (liniară) definită ca:

Energia de deformație asociată schimbării formei este diferența celor două energii menționate
mai sus, adică Uf = U def – Uv și are expresia:

Conform criteriului von Mise s, curgerea începe datorită unei solicitări complexe atunci când
această energie atinge o valoare critică:

Energia critică U c poate fi evaluată particularizând încărcarea la cea de tensiune uniaxială.
În acest caz, singura tensiune aplicată corpului este 1 = , iar în momentul în care materialul
începe să curgă, c. Deci:

În consecință, criteriul von Mises se scrie:

Figura 3.14 Deformata structurii

In figura 3.14 este reprezentat deformata structurii si tensiunile ce apar in structura.
Pentru rezultatele acestor ten siuni se poate observa figura 3.15 :

Figura 3.15 Rezultate din program

Concluzii:
In urma analizei statice realizate pe structura din cadrul ansamblului de impachetat au fost
calculate tensiuni maxime de doar 0,03 mm si tensiuni echivalente de 5 ,06 MPa, acestea fiind
rezultate normale in timpul functionarii, nefiind necesar a se interveni asupra structurii sau a
se face alte modificari.
De aici se poate trage concluzia ca piesa aleasa pentru analizat nu va reprezenta niciun pericol
pentru structura in timpul functionarii.

3.4 Arhitectura generala a structurii de comanda si c ontrol a structurii
logistice

Termenul de PLC se trage de la termenul din limba engleza Programmable Logic Controller,
acesta fiind un calculator utilizat la automatizarea activitatilor industriale.
Modul de functionare al acestui dispozitiv consta in verificarea starii la intrare si in functie de
asta va activa sau dezactiva iesirea.
Acest tip de echipament fiind proiectat pentru folosirea in spatii industriale este rezistent la
diferite intemperii cu care acesta ar putea interfera, cum ar fi: frig, u mezeala, praf, temperaturi
scazute, si totodata opune rezistenta la zgomotul electric, impact sau vibratii.
Pentru o siguranta mai mare, inainte ca programul sa fie transferat pe automatul programabil
este scris pe un calculator, testat, si abia in urma ve rificarilor facute pe calculator este transferat
pe automat.

Figura 3.16 Automat programabil de la OMRON – CP1L

Avantajele folosirii automatelor programabile:
• Posibilitate de testare;
• Siguranta;
• Flexibilitate;
• Cost scazut;
• Documentarea;
• Viteza de operare;
• Modul de programare.

In aplicatiile industriale, si nu numai, pentru a se putea automatiza se apeleaza la o serie de
componente, componente ce sunt mai apoi conectate la automatul programabil. Aceste
componente se pot conecta atat pe intrarile au tomatului programabil, cat si pe iesirile acestuia.
In continuare se vor enumera cele mai utilizate dintre acestea:
Pentru intrari:
– Butoane;
– Senzori;
– Intrerupatoare;
– Traductoare.
Pentru iesiri:
– Invertoare folosite la controlul motoarelor de C.A;
– Drivere fo losite la controlul motoarelor (motoare de C.C. sau motoare pas cu pas);
– Bobine;
– Relee;
– Leduri;
– Becuri de semnalizare.
Dupa cum s -a mentionat anterior, domeniul principal in care sunt utilizate automatele
programabile este cel industrial, dar se utilitatea acestora mai este intalnita si in alte domenii,
cum ar fi:
– Securitate;
– Agricultura;
– Transporturi.
Pentru a se putea prezenta mai pe larg utilitatea acestor dispozitive, in continuare vor fi
prezentate o mare parte din aplicatiile unde vor fi int alnite:
– Controlul sistemelor AS -RS;
– Controlul conveioarelor;
– Controlul sistemelor de infoliere;
– Controlul masinilor de impachetat;
– Controlul sistemelor de paletizat;
– Controlul sistemelor de imbuteliere;
– Controlul semafoarelor;

– Controlul iluminatului strada l;
– Controlul ferestrelor din solare;
– Controlul nivelului de apa din furtune (pentru sere);
– Controlul usilor de acces.

Figura 3.17 Elementele componente de conectare, reglare si afisare

1 – Terminalul de intrare
2 – Indicatorii de intrare
3 – Slot de conectare optionala
4 – Unitate de conectare a modulelor de extindere a numarului de IN/OUT
5 – Indicatorii de iesire
6 – Terminalul de iesire
7 – Pin de intrare DIN
8 – Indicatorii operationali
9 – Bateria
10 – Potentiometrul analogic / switch DIP / Port-ul USB
11 – Slotul de memorie

Figura 3.18 Statusul indicatorilor automatului programabil

Figura 3.19 Schema de conectare a elementelor electro -mecanice si electro -pneumatice la automatul
programabil

Figura 3.20 Tipul semnalelor regasite in cadrul schemei de conectare

Senzorul VISION

Senzorul VISION realizeaza diferite tipuri de inspectii vizuale (forma, arie, culoare,pozitie
relative).

Principiul de functionare:
Se invata o imagine etalon, imagine ce va fi comparata cu celelalte capturi de imagine aferente
reperelor inspectate.
In functie de tolerantele stabilite, piesele care difera de piesele etalon vor fi considerate
neconforme.

1. Principalele caracteristici din fisa tehnica:
– Include aparatul de foto grafiat, iluminat, procesorul de masurare si functiile I/O.
Dupa ce senzorul a fost creat, acesta poate fi utilizat singur pentru a efectua
masuratori fara Finder Touch sau PC
– Display -ul este utilizat pentru a verfica imagini si pentru a stabili parametri i
functionali. Se utilizeaza (Display) pentru a salva rezultatele masuratorilor si pentru
a verifica starea in timpul functionarii
– Efectueaza 32 de masuratori simulate.

2. Modul de conectare

Componentele senzorului Vision si functiile acestuia :

Figura 3.21 Senzor VISION

Componentele Display -ului:

Numar Denumire Descriere
1 Indicatori
de functionare POWER Lumineaza verde atunci
cand Display -ul este ON.
ERROR Lumineaza rosu atunci
cand este o eroare.
SD ACCESS Lumineaza galben atunci
cand un card SD este
inserat.
Lumineaza intermitent
galben atunci cand cardul
SD este accesat.

CHARGE Lumineaza portocaliu
atunci cand se incarca
bateria.
2 Panou LCD Afiseaza meniul de setari,
rezultatele masuratorii si
intrarile de imagine ale
camerei.
3 Slot pentru card SD Un card SD poate fi
inserat.
4 Protectie baterie Bateria este inserata sub
aceasta protective. Se
indeparteaza protectia
atunci cand se monteaza
sau se demonteaza
bacteria.
5 Intrerupator alimentare Folosit pentru a opri sau
porni alimentarea display –
ului.
6 Suport creion pentru ecran Creionul pentru ecran
poate fi stocat aici atunci
cand nu este folosit.
7 Creion pentru ecran Folosit pentru a opera cu
ecranul.
8 Conector pentru alimentare DC Folosit pentru a se conecta
la alimentare DC.
9 Cursor Folosit pentru a monta
ecranul pe o sina DIN.
10 Port Ethernet Folosit la conectarea
ecranului la senzor prin
Ethernet.
11 Suport curea Este un suport pentru
atasarea curelei.
12 Conector alimentare AC Folosit pentru a conecta
adaptorul AC.

Procesul de masurare :
Acesta sectiune descrie fluxul de baza a procesului de evaluare.
Masurato area este pornita prin introducerea unui semnal de declansare de la un dispozitiv
extern.
Imaginile sunt luate in functie de ordinea efectuarii.
Imaginea este masurata pentru a vedea daca se potriveste cu setarile configurate.