Třmen kotoučové brzdy

Třmen kotoučové brzdy je poměrně složitý kontrukční celek. Ukažme si na jeho případě postup práce při výpočtu obdobných sestav a součástí.

* Pohled na trmen *

V prvé řadě je třeba specifikovat, jaké výsledky od výpočtu očekáváme, tzn. zda se bude jednat o informativní výpočet konstrukčního návrhu, o výpošet, který bude sloužit jako podklad pro pozdějčí analýzu poručování materiálu, o podklad pro predikci životnosti apod. Od tohoto se odvíjí i zjednodušení modelu a metodika výpočtu (lineární, nelineární, s/bez teplotního zatížení, ...).

V našem konkrétním případě se bude jednat o výpočet návrhový, při kterém nás bude zajímat celkový stav napjatosti. Nebudeme zjištovat žádné vrubové účinky, ani oblast kolem šroubového spoje (třmen se skládá ze dvou polovin, které jsou sešroubovány) - řešení této oblasti by vedlo na kontaktní úlohu v nelineárním oboru.

* Schema trmenu *

Podíváme-li se na schema konstrukčního celku, budeme modelovat pouze části označené 14 a 15, tj. levou a pravou polovinu tělesa. V tomto modelu zanedbáme - jak již bylo vzpomenuto dříve - přechodové radiusy, dále kanálky pro rozvod brzdové kapaliny, odvzdušnovací šroubky (pos. 9) a šroubové spojení obou polovin (pos. 11) - budeme řešit jako jedno těleso a předpokládat, že spoj je dostatečně tuhý.



Tvorba geometrického modelu.

Geometrický model vytvoříme dle daných rozměrů součásti. Při jeho tvorbě věak musíme mít na paměti způsob budoucího sítování. Budeme-li požadovat tzv. mapovanou sít, není možné, aby celá součást tvořila jeden "volume". Je tedy nutné vytvořit celek jako sestavu primitiv, které patří mezi tzv. topologické obdélníky (kvádry). Tyto obdélníky (kvádry) musí mít společné hrany (stěny), aby byla zajištěna návaznost sítí. Toto je možno dodatečně zajistit pomocí Preprocesor -> Operate -> Glue.

V našem konkrétním případě byly rozměry modelu "on-line" odměřovány z reálné souřásti, kterou jsme měli k dispozici. Z toho důvodu nebude celý proces tvorby detailně popisován krok za krokem, naopak, podotkneme pouze některé detaily.

* Topologicke kvadry *
Ukázky topologických obdélníku

Kýžených výsledků dosáhneme v ANSYSu nejčastěji pomocí

Ukázky geometrického modelu (znázornění v objemech) máme na následujících obrázcích.
Obr.1 Obr.2 Obr.3

Tvorba sítě

Abychom mohli zahájit sítování, je třeba nejprve definovat příslušné elementy. Definici provedeme v Preprocesor -> Element Type -> Add a zde vybereme v menu sekci Solid a v ní Brick 8 node.

(Viz. obrazek)

Před zahájením sítovacího procesu je třeba urřit jaký typ elementu a jaký materiál budou přiřazeny vytvořené skruktuře. V našem případě máme materiál i typ elementu pouze jeden, ale pokud bychom jich použili více, provedeme přiřazení např. v Preprocesor -> Define -> Default Attribs

(Viz. obrazek)

Vlastní sítování provádíme objem po objemu pomocí Preprocesor -> MeshTool, kde zvolíme v submenu Mesh položku Volumes. Protože budeme preferovat kvádrovou strukturu sítě, "zaškrtnene" volby Hex a Map. Nyní již můžeme tlačítkem MESH zahájit vlastní proces.
(Viz. obrazek)


Po skončení procesu tvorby by měl výsledek vypadat asi takto
Obr.1 (sit) Obr.2 (sit)

Okrajové podmínky

Model uložíme tak, že v místech upevnovacích šroubů k nápravě zamezíme posuvům do všech směrů Preprocesor -> Loads -> Apply -> Displacements -> on Areas.

Vybereme vnitřní plochy děr a aplikujeme nulový posuv.

Toto "ztvárnění" okrajové podmínky jistě neodpovídá skutečnosti, ale modelování reální OP by vedlo na řešení kontaktní nelineární úlohy se všemi jejími komplikacemi, což zajisté není náš současný úkol.

 * Aplikace OP *  * Aplikace OP *

Zatížení provedeme apliací přetlaku 4 MPa na všechny 4 válečky. Plochy, na které bude tlak působit budou:

Zbytek prostoru vyplnuje těsněný píst. Aplikaci provedeme pomocí Preprocesor -> Loads -> Apply -> Pressure -> on Areas

 * Aplikace OP *

Výpošet

Nyní již máme model připravený k výpočtu, který spustíme pomocí Solution -> Current LS.


Výsledky

Po skončení výpočtu si zobrazíme výsledky, jenž lze získat např. pomocí :

Ukázky výsledků vidíme na následujících obrázcích:
Obr.1 Obr.2

Deformace Napětí HMH (Mises)


Vaše připomínky a návrhy nám prosím zasílejte na níže uvedenou e-mail adresu
Autor: Pavel Štěrba, Pavel Šídlo
Editor: Miroslav Španiel
Správce WWW: Pavel Štěrba.
Kontakt: spaniel@lin.fsid.cvut.cz
Poslední změna 10.1.2001