Capitolo 12 Analisi Fem

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1 Capitolo 12 Analisi Fem 12.1 Analisi FEM del piede di biella Come ultimo capitolo di questa relazione, abbiamo voluto inserire una breve presentazione di una analisi fem basilare da noi condotta. In particolare, l'oggetto di studio è stato il piede e la parte superiore della biella, particolare che si è dimostrato tra i più critici dall'analisi dei coefficienti di sicurezza. Abbiamo quindi deciso di effettuarne un'analisi più accurata utilizzando il software HyperMesh come preprocessor, Radioss come solutore, e HyperView come postprocessor. Per quanto riguarda la mesh, si è adottato elementi superficiali di base formati da triangoli equilateri con dimensione caratteristica 1 mm, e elementi solidi tetraetrici anch'essi con dimensione di base pari a 1 mm. Si è scelto inoltre di sfruttare la caratteristica di Hypermesh di infittire gli elementi e di ridurne le dimensioni in prossimità di geometrie di piccole dimensioni o in prossimità di curvature particolarmente accentuale. Il risultato viene proposto schematicamente nelle seguenti immagini. 162

2 Sulla mesh sono poi stati applicati i vincoli opportuni. In particolare, volendo indagare solo l'intensità e la distribuzione degli sforzi nella parte alta della biella, si è scelto di non modellare in modo perfetto il collegamento bullonato con il cappello mediante le apposite viti, ma si è scelto di imporre semplicemente due incastri che interessano i nodi dove sono collocati i primi filetti in presa delle stesse. 163

3 Per quanto riguarda il carico, invece, si è scelto un'analisi in corrispondenza della condizione di trazione della biella al PMS in fase di incrocio, dove si è registrato un carico inerziale massimo di N. Sfruttando la teoria che prevede una modellazione del contatto con lo spinotto con una distribuzione costante di pressione sulla semicirconferenza superiore dell'occhio, si è quindi imposto il carico come una pressione superficiale applicata agli elementi interessati e pari a Nelle immagini seguenti viene presentato il caricamento finale ottenuto. 164

4 La simulazione è quindi pronta per essere lanciata. Riportiamo quindi di seguito la rappresentazione della distribuzione degli sforzi ottenuta grazie al software Hyperview. 165

5 Come si può notare dall'immagine, il valore di massimo sforzo registrato è pari a 452 MPa, valore che potrebbe sembrare abbastanza alto rispetto ad una condizione di sicurezza. In realtà però, osservando la distribuzione degli sforzi, si nota come la zona di maggiore criticità si colloca non nel piede della biella, ma nel raccordo tra piede e fusto, che risulta essere palesemente troppo accentuato. Rimodellando questa parte con un raggio di raccordo maggiore, si va sicuramente a migliorare la distribuazione degli sforzi, e quindi si riesce ad abbassare il valore massimo di vonmises registrato. 166

6 In effetti andando ad indagare i soli elementi maggiormente caricati del piede di biella, si nota che il valore di sollecitazione si ferma in questo caso a 395 MPa, valore molto minore del massimo precedentemente trovato, e molto prossimo al valore di 408 MPa trovato nel foglio di calcolo analitico con il metodo del Giovannozzi. E' possibile concludere quindi che questa semplice analisi FEM conferma i risultati ottenuti con i metodi analitici sul piede di biella, ma sugerisce anche di modificare il raccordo tra piede e fusto, in modo da meglio controllare la distribuzione degli sforzi in questo punto e sollecitare in maniera minore il materiale. 167

7 Visualizzando anche l'immagine relativa all'intensità degli spostamento, si può notare come al punto morto superiore in fase di incrocio la biella subisca un allungamento massimo pari a 0,2 mm. 168