curs operator pdf
TRANSCRIPT
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 ”Formare profesională în domeniul materialelor
noi cu aplicaţii în mecanică şi mecatronică –PROFMEC”
Proiect cofinanţat din Fondul Social European prin Programul Operaţional Sectorial
Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 “Investeşte în oameni”
ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI
MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ,
MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA
ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
-Program de perfecţionare-
Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
-2011-
INMA Bucureşti
Colectiv de lucru ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
COLECTIVUL DE LUCRU
(în ordine alfabetică)
numele tema
Cârdei Petru 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, introducere
Matache Mihai 2,7,8
Muraru Virgil 1, 2, 6
Pirnă Ion 3, 5, 8
Sfîru Raluca 1, 8
Stanciu Lucian 1, 4, 5
Vlăduţ Valentin 2, 5,8
Colectiv de lucru ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
CUPRINS ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
3
CUPRINS
Tema Introducere
5
1 Utilizarea elementelor standardizate în modelarea geometrică şi fizică a
structurilor de rezistenţă a echipamentelor tehnice (2D; 3D) 1.1 Definiţii şi generalităţi 9
1.2 Standardizarea şi modelarea matematică 10
1.3 Lista principalelor standarde folosite în construcţia de maşini şi echipamente agricole 10
9
2 Introducerea materialelor noi în construcţia echipamentelor tehnice pentru
agricultură şi industria alimentară 2.1 Materiale ceramice
2.2 Brazdare plug durificate cu sormait 23
2.3 Alegerea materialelor utilizate în construcţia organelor de lucrat solul 24
2.4 Materiale şi tehnologii folosite pe plan internaţional pentru construcţia brăzdarelor 24
2.5 Materiale şi tehnologii folosite în România pentru construcţia sculelor de lucrat solul 25
2.6 Duze pentru maşini de stropit
2.7 Modelarea materialelor compozite şi nanomaterialelor în programele de analizã
structuralã
28
21
3 Procesarea rezultatelor şi întocmirea părţilor elementare ale rapoartelor de
analiză structurală 3.1 Generalităţi 29
3.2 Exemplu de procesare a rezultatelor analizei structurale 29
3.3 Procesarea elementarã a rezultatelor 41
29
4 Idealizarea şi generarea geometriei construcţiilor specifice echipamentelor tehnice
pentru agricultură şi industrie alimentară 4.1 Modele ideale 43
4.2 Structurile modelabile cu corpuri 1-dimensionale (bare, fire) sau 2-dimensionale
(plăci)
44
4.3 Modelarea 1D şi 2D a structurilor 44
4.4 Structurile portante ale maşinilor destinate prelucrãrii solului şi cuplaje 48
4.5 Modelarea unei structuri complexe 63
4.6 Modelarea unui dispozitiv de măsurare a forţei de tracţiune caracteristică unui organ
de lucru
67
4.7 Concluzii 70
43
5 Verificarea rezistenţei pe structuri cu elemente finite unidimensionale 5.1 Algoritmul de desfăşurare a analizei statice – verificarea la rezistenţă 71
5.2 Exemple de verificare la rezistenţã pe modele 1-dimensionale 73
71
6 Rolul materialelor noi în creşterea performanţei proiectării asistate de calculator
şi modelare 6.1 Generalităţi 77
6.2 Modelarea unor structuri din materiale compozite-modele macrostructurale 77
77
CUPRINS ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
4
6.3 Analiza materialelor compozite la nivel de microstructurã 79
7 Analiza eşecurilor şi avariilor în construcţia echipamentelor tehnice specifice 7.1 Structuri supuse la fenomene de obosealã 83
7.2 Expertizarea cazurilor eşecurilor unor maşini şi utilaje – autocamionul MAZ 88
7.3 Analiza structurală a şasiului autobasculantei MAZ 88
7.4 Teste virtuale pentru autobasculanta MAZ pe model structural cu elemente finite
plane şi solide
92
7.5 Solicitarea structurii in cazul stationar, cu traversa asigurată 92
7.6 Solicitarea structurii în cazul staţionar, cu traversa complet neasigurată 96
7.7 Încãrcãri inerţiale cu valori ale acceleraţiei înregistrate în timpul încercarilor pe
structura în stare perfectă de funcţionare cu şi fără traversa asigurată
97
83
8 Aplicaţii în construcţia de maşini: mase, mărimi stereomecanice, lungimi, arii,
volume
105
8.1 Barã simplã modelată 1D 105
8.2 Placã planã idealizatã printr-o porţiune de suprafaţã 107
8.3 Barã modelată 3D 109
8.4 Cadru de maşină agricolă complexă modelat hibrid 1D şi 2D 110
Bibliografie
Anexa 1
115
117
INTRODUCERE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
5
INTRODUCERE
Perfecţionarea instrumentelor de lucru în proiectărea şi fabricaţia asistate de calculator s-
au avut un ritm foarte înalt în ultimii 50 – 60 de ani, iar în România în ultimii 20 de ani. Cu toate
ca înclinaţia specialistului român în proiectare spre calculator îl va fi făcut sa recupereze destul
de repede aspectele de bază, o anumită inhibiţie faţă de instrumentele de clasă superioară,
referindu-ne aici la cele de calculul problemelor de fizică matematică, l-a determinat sa rămâna
la nivelul desenului tridimensional şi nici acesta integral. Chiar şi desenul, cel puţin la nivelul
operatorilor este în mare măsură tributar şcolii vechi de desen tehnic, care are la bază proiecţiile,
desenul în spaţiul 2-dimensional. Dezvoltarea instrumentelor moderne de proiectare asistată de
calculator reaşează ordinea naturală, dar cere operatorilor aptitudini legate de
tridimensionalitatea figurilor geometrice. Desenele se generează natural în spaţiul tridimensional
şi, pentru a reveni la vechile tipare de execuţie, pe desene bidimensioale, se operează proiecţii de
diverse tipuri. Acum, pentru modelarea structuralã, este nevoie de o reânvãţare a idealizãrii
structurilor tridimensionale prin structuri virtuale uni şi bidimensionale.
În spiritul proiectării asistate de calculator moderne, analiza structurală reprezintă
prelungirea naturală a desenării şi calculului elementar (dimensiuni, arii, volume, caracteristici
inerţiale) la calculul funcţional al structurilor proiectate. De la desenul tehnic la calculul
elementar de verificare la rezistenţă, distanţa este mică. Totuşi utilizatorul trebuie să facă
trecerea de la desen, care este ca un trup fără viaţă, la modelul geometric, componentă a
modelului matematic, care prin dotarea elementelor geometrice cu proprietăţi fizice şi modelul
matematic descris de diverşi operatori diferenţiali şi integrali, capătă „viaţă”. Adică este capabil
să simuleze, într-o măsura mai bună sau mai puţin bună, comportamentul unor entităţi fizice a
căror model geometric sunt segmente de dreaptă, porţiuni de plan sau de suprafaţă, corpuri
tridimensionale. Pentru a produce acest salt, din punct de vedere profesional este nevoie ca
utilizatorul de la un anumit nivel în sus (nivelul modelãrii fizice), sã cunoască ipotezele prin care
anumite corpuri se asociază cu anumite entităţi geometrice. Dacă în ceea ce priveşte suprafeţele
şi corpurile, ceea ce operatorii (ne referim în mod special la operatorii în domeniul proiectării
asistate de calculator dar şi la alte specialitãti) ştiu în mod natural se potriveşte cu modelarea
geometrică a structurilor, în ceea ce priveşte modelele 1-dimensionale, acestea trebuie explicate.
Adică, cum se aproximează o bară cu axa sa şi ce este fibra medie deformată, de exemplu.
Aceste sunt noţiuni nenaturale pentru operatorii de CAD obişnuiţi. Dar acest pas trebuie făcut,
întrucât experienţa arată că, în multe cazuri, structurile modelate cu elemente 1-dimensionale
(poduri, arce, structuri de rezistenţă ale clădirilor, structuri portante ale maşinilor agricole şi
INTRODUCERE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
6
mijloacelor de transport, etc.) au un succes mare în modelarea structuralã, cu aplicaţii multiple de
la simple verificãri la rezistenţã pânã la comportament dinamic, optimizare, rezistenţa la
obosealã, etc.
Dincolo de transformarea desenului tehnic în modelare geometrică (care pe lângă
entitatea de desen pură creează şi o semnificaţie ce asociază acesteia diferite elemente de
construcţie, idealizează) şi apoi în model fizic, dificilă este trecerea la analiza structurală şi din
punctul de vedere pur teoretic. Analiza structurală are la baza ei, peste modelarea geometrică,
ecuaţiile fizicii matematice, un aparat matematic extrem de complex, studiat şi perfecţionat de
sute de ani, a cărui prelungire naturală, analiza numerică, a făcut trecerea spre utilizarea aproape
totală a calculatorului în rezolvarea problemelor fizicii. Fizica matematică cuprinde formularea
matematică a aproape tuturor fenomenelor fizice: teoria elasticităţii, elasto-plasticităţii,
deformarea mecanică neliniară, oboseala materialelor, optimizarea structurilor, studiul
vibraţiilor, stabilitatea structurilor, termoelasticitate, transferul de materie şi/sau energie, difuzia,
electromagnetismul, fenomene ondulatorii, mişcãrile fluidelor ideale, vâscoase şi altor tipuri de
fluide, fenomene de contact, fenomene de strivire sau de colapsare şi altele. Pentru a înţelege şi a
formula aceste probleme corect, sunt necesari specialişti cu studii superioare şi specialiştii
aceştia nu pot fi formaţi decât pe un număr mic dintre problemele enumerate mai sus. Pentru
acest motiv ne putem propune perfecţionarea specialiştilor CAD pe câte un domeniu destul de
îngust: mecanica (şi aici sunt specialişti pe diverse subdomenii ale mecanicii), fenomene termice,
fenomene electromagnetice, transfer de substanţă şi/sau energie, unde şi oscilaţii, vibraţii, fluide,
etc. Perfecţionarea propusă în acest program se referă la domeniul mecanicii structurilor din
construcţia de maşini, aplicaţiile majoritare situându-se în industrua maşinilor şi echipamentelor
agricole şi ale industriei alimentare. Temele incluse în acest volum formează un program de
formare, se adresează unui spectru îngust de specialişti, deci nu este un curs, care s-ar adresa
unui public larg.
Se pune de la început o întrebare firească: care este rostul unui asemenea program de
formare ? Cu ce câştig se alege absolventul ?
Cursul este unul de perfecţionare, întrucât urmareşte creşterea capacităţii operatorilor în
domeniul proiectării asistate de calculator de a rezolva probleme moderne ale producţiei de
înaltă performanţă. Obiectivul general al programului de formare este creşterea nivelului de
performanţă pentru toate unităţile de competenţă atât pe verticală (în profunzime, intensiv,
creativitate), cât şi pe orizontală (extensiv, dobandire de noi cunoştinte).
Scopul principal al cursului este acela de a perfecţiona activitatea acestui domeniu
ocupaţional, conferindu-i ca urmare a absolvirii, o performanţă de înalt nivel în activitatea
specifică. Nivelul înalt de performanţă se va concretiza în creşterea nivelului de calitate al
producţiei şi creşterea pregătirii profesionale a personalului angajat în departamentele/diviziile
de informatică. Cursul nu este unul introductiv, el se adresează unor specialişti care au făcut deja
cunoştinţă cu domeniul analizei structurale sau a căror practică este apropiată de acest domeniu,
fie aceasta chiar şi numai la nivel informativ. Cursul expune o experienţă de abordare şi
rezolvare a problemelor de producţie în termenii analizei structurale, acumulată în peste 15 ani
de lucru. Acest curs urmăreşte apropierea nivelului operatorului în domeniul proiectării asistate
de calculator de nivelul inginerilor proiectanţi şi structuralişti, în scopul de a crea echipe mixte
de mare eficienţă în analiza problemelor de producţie în timp scurt şi pe un mare număr de
variante posibile. Se va încerca saturarea capacităţii de lucru a operatorului în cadrul echipei de
INTRODUCERE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
7
analiza structurală, astfel încât specialistul CAD sa preia obiectele de analiza de la operator într-
un stadiu cât mai avansat de modelare.
Cursul urmareşte şi generalizarea activităţii de analiză structurală în departamentele
/diviziile de informatică şi firmele private, pentru operatorii în domeniul proiectării asistate de
calculator urmărindu-se în primul rând creşterea capacităţii de a modela geometric în
profunzime (desenul pornind de la desenul tehnic, de la schiţe sau de la structura reală), de a
prelua sarcini de uzură, cum ar fi repetarea unor analize pe un număr de cazuri asemănătoare
între care se schimbă puţini parametri sau preluarea unor sarcini de întocmire a unor rapoarte
simple de analiză (rapoarte de analiză).
Prin activităţile dezvoltate şi prin cunoştinţele furnizate în cadrul acestui program de
formare, operatorul în domeniul proiectării asistate de calculator, înregistrează şi o creştere a
mobilităţii profesionale.
Nu în ultimul rând, cursul îşi propune să atingă încă trei ţinte importante: creşterea
capacităţii de inovare în domeniul privat, creşterea capcităţii de cercetare în domeniul privat şi
creşterea investiţiilor în domeniul privat, direcţii ce exprimă curente de dezvoltare eurounioniste
în actuala epocă.
Cursurile pentru operatorii în domeniul proiectării asistate de calculator sunt orientate
către activitatea de modelare geometrică a problemelor şi spre introducerea obligativităţii
folosirii aparatului analizei structurale în activitatea de proiectare asistată de calculator.
Având în vedere obiectivele de mai sus, rezulta ca obiectivele de referinţă ale acestui
program de formare sunt:
-însusirea unui algoritm optim de lucru în echipă şi comunicare, creşterea rolului
operatorului în domeniul proiectarii asistate de calculator în echipa de analiză structurală;
-creşterea nivelului de dezvoltare profesională şi utilizare a calculatorului personal;
-creşterea intensivă si extensiva de a elabora soluţii CAD;
-perfecţionarea intensiva şi extensiva în realizarea de desene 2D şi 3D specifice
domeniului de activitate într-o aplicaţie de tip CAD şi FEA (analiza cu elemete finite) pe bază de
schiţă, dar şi pe obiecte fizice şi desene tehnice;
-perfecţionarea modalităţilor de utilizare a elementelor standardizate în desenul tehnic
afectat activităţilor CAD şi FEA;
-creşterea capacităţii de a transpune fişiere CAD şi FEA pe suport şi de organiza arhive
de experienţă în domeniu în vederea unor reutilizări;
-în mod implicit, se vor sugera şi elemente de aplicarea procedurilor de calitate şi
aplicarea normelor de sănătate şi securitate în muncă;
Cursurile pentru operatorii în domeniul proiectării asistate de calculator sunt orientate în
mare măsură către activitatea de modelare geometrică şi spre introducerea obligativităţii folosirii
aparatului analizei structurale în activitatea de proiectare asistată de calculator.
Având în vedere obiectivul general şi obiectivele de referinţă ale acestui program de
formare, structura prevazută pe module este următoarea:
-o grupare de module care se va adresa în special unităţilor de competenţă fundamentale
(comunicarea la locul de muncă, lucrul în echipă şi dezvoltarea profesională), care descrie
relaţiile între componenţii unei echipe de analiză structurală şi cu funcţiile aflate la frontiera
acesteia;
INTRODUCERE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
8
-o grupare de module care se va adresa unităţilor de competenţă pe domeniul de activitate
(utilizarea calculatorului personal şi aplicarea procedurilor de calitate, mai puţin în ceea ce
priveşte aplicarea normelor de sănătate şi securitate în muncă);
-o grupare de module care se va adresa unităţilor de competenţă specifice ocupaţiei,
specializate pe realizarea de desene 2D şi modele 3D pe baza de schiţă dar si obiect fizic şi desen
tehnic, utilizarea elementelor standardizate în desenul tehnic, elaborarea de soluţii CAD.
Cursul este planificat pe durata a 40 de ore teoretice şi instruire practică. La finalul
cursului este prevăzută testarea participanţilor şi acordarea de diplome de absolvire.
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
9
UTILIZAREA ELEMENTELOR STANDARDIZATE ÎN MODELAREA
GEOMETRICĂ ŞI FIZICĂ A STRUCTURILOR DE REZISTENŢĂ A
ECHIPAMENTELOR TEHNICE
1.1 Definiţii şi generalităţi
Pentru clarificãri, definiţia standardelor, conform [1]: standardul este un document stabilit prin
consens şi aprobat de un organism recunoscut, care stabileşte, pentru utilizări comune şi repetate,
reguli, prescripţii sau caracteristici pentru activităţi sau rezultatele lor, în scopul obţinerii unui grad
optim de ordine într-un context dat. Standardul care este adoptat de un organism naţional de
standardizare şi care este pus la dispoziţia publicului se numeşte standard naţional. Standard care este
adoptat de către o organizaţie internaţională cu activitate de standardizare şi care este pus la dispoziţia
publicului se numeşte standard internaţional. Standardul care este adoptat de către o organizaţie
europeană cu activitate de standardizare şi care este pus la dispoziţia publicului, se numeşte standard
European. Utilizarea unui standard în producţie, proiectare, comerţ, etc., se numeşte aplicarea acelui
standard. Marca protejată, aplicată sau emisă pe baza regulilor unui sistem de certificare, indicând cu
un grad suficient de încredere că produsul, procesul sau serviciul în cauză este conform cu un standard
sau cu alt document normativ specific, se numeşte marcã de conformitate. Documentul care prescrie
condiţiile tehnice pe care trebuie să le îndeplinească un produs, proces sau serviciu se numeşte
specificaţie tehnicã. Standardul a cărui aplicare devine obligatorie prin efectul unei legi cu caracter
general sau printr-o referinţă exclusivă dintr-o reglementare se numeşte standard obligatoriu.
Documentul care conţine reguli cu caracter obligatoriu şi care este adoptat de către o autoritate se
numeşte reglementare. Reglementarea care prevede condiţii tehnice fie în mod direct, fie prin referire
la un standard, la o specificaţie tehnică, la un cod de bună practică sau care preia integral conţinutul
acestora se numeşte reglementare tehnicã. Abilitateaa de a regăsi istoricul, aplicarea sau localizarea a
ceea ce este luat în consideraţie se numeşte trasabilitate1. Domeniul în care punerea în circulaţie, pe
piaţă, a produselor şi serviciilor este reglementată prin legi şi alte acte normative se numeşte domeniu
reglementat. În caz contrar se numeşte domeniu nereglementat. În ceea ce priveşte domeniile
reglementate, pentru maşini industriale (directiva 2006/42/CE), funcţioneazã douã acte normative: HG
1029/03.09.2008 privind condiţiile introducerii pe piaţã a maşinilor şi Ordinul Ministerulului Muncii,
Familiei şi Protecţiei Sociale 29/08.01.2010 privind aprobarea listei standardelor româneşti care adoptã
standardele europene armonizate referitoare la maşini. Utilajele din industria alimentarã se înscriu în
aceastã categroie şi atunci se supun legislaţiei domeniilor reglementate.
1 Se pune direct în legãturã cu arhivarea modelelor CAD şi structurale care stau la baza proiectelor care la rândul lor stau la
baza produselor finite. De eceea modelarea CAD şi structuralã trabuie sã poatã fi regãsite, închizând un lanţ de evoluţie a
unu produs de la idée pânã la produsul final.
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
10
Este esenţial pentru operatorul în domeniul proiectării asistate de calculator sã cunoascã aceste
standarde pentru a şti, în cazul în care i se cere, cu ce elemente de start sã caracterizeze modelul
geometric al structurii (profilele folosite, organe pentru îmbinãri, etc.).
1.2 Standardizarea şi modelarea matematică
Modelarea matematicã în analiza structuralã generalã este liberã de constrângeri geometrice.
Astfel, modelatorul poate imagina şi folosi orice fel de bare, plãci, corpuri cu forme şi dimensiuni care
nu pot fi impuse apriori. În aplicaţii industriale structuraliştii sunt însa constrânşi sã foloseascã un
numar finit de categorii de formã şi de dimensiuni ale acestora deoarece producţia nu poate sau ar fi
prea costisitor, sã creeze pentru fiecare proiect alte corpuri, alte geometrii. Pentru acest motiv, este bine
ca în 90 % din cazurile de proiectare sã se lucreze cu elemente standardizate, aceasta fiind o condiţie
necesarã pentru ca proiectul sa fie acceptat în producţie, în general. Dacã la modelarea geometricã cu
elemente 1-dimensionale, cel ce deseneazã idealizarea geometricã a structurii nu are, în general nevoie
de geometria profilelor (aceasta se introduce în etapa de modelare fizicã prin constantele secţiunii), la
modelarea 2 şi mai ales 3-dimensionala profilele aparând în mod real sau aproape real, necesitatea
consultãrii permanente a standardelor este evidentã.
Pentru aceste motive, în acest capitol se dau principalele standarde recomandate spre consultare
în timpul efectuãrii modelării geometrice, dar şi celei fizice, unde pentru constantele secţiunilor
transversale, de exemplu, trebuie de asemenea consultate standardele, în cazul cand nu se apeleazã la
calcul. Se dã în continuare lista principalelor standarde utilizate în proiectarea maşinilor şi
echipamentelor agricole şi din industria alimentarã, începând de la încercãrile metalelor pânã la
standarde de organe de maşini
1.3 Lista principalelor standarde folosite în construcţia de maşini şi echipamente agricole
SR EN ISO 148-3:2009 Materiale metalice. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy. Partea 3:
Prepararea şi caracterizarea epruvetelor Charpy cu crestătură în V pentru verificarea indirectă a maşinilor de încercare
ciocan pendul ,
SR EN ISO 148-2:2009 Materiale metalice. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy. Partea 2:
Verificarea maşinilor de încercare ,
SR EN ISO 204:2009 Materiale metalice. Încercare la fluaj prin tracţiune monoaxială. Metodă de încercare ,
SR EN ISO 204:2009 Materiale metalice. Încercare la fluaj prin tracţiune monoaxială. Metodă de încercare ,
SR EN ISO 376:2005 Materiale metalice. Etalonarea instrumentelor de măsurare a forţei utilizate pentru
verificarea maşinilor la încercări monoaxiale ,
SR EN ISO 377:2000 Oţel şi produse de oţel. Locul de prelevare şi pregătire a probelor şi epruvetelor pentru
încercări mecanice ,
SR 1111:1995 Materiale metalice. Ţevi. Încercare hidraulică ,
STAS 1552-78 Încercările metalelor. Încercarea la compresiune ,
STAS 1660-80 Încercările metalelor. Încercarea la încovoiere a fontelor
STAS 1750-90 Încercările metalelor. Încercarea la răsucire a sârmelor
STAS 2080-67 Încercări tehnologice ale metalelor. Încercarea la dubla îndoire a tablelor subţiri şi a benzilor
STAS 2172-84 Încercările metalelor. Încercarea la tracţiune a cablurilor de oţel
STAS 2233-80 Încercările metalelor. Încercarea de refulare
SR EN ISO 2566-2:2003 Oţel. Conversia valorilor de alungire. Partea 2: Oţeluri austenitice
SR EN ISO 2739:2010 Bucşe de pulberi metalice sinterizate. Determinarea rezistenţei la strivire radială
SR EN ISO 2740:2009 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Epruvete pentru încercarea la
tracţiune
SR EN ISO 3325:2001 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Determinarea rezistenţei la
rupere transversală
SR EN ISO 3325:2001/A1:2003 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Determinarea
rezistenţei la rupere transversală. Amendament 1: Date de fidelitate
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
11
SR EN ISO 3327:2009. Aliaje dure sinterizate. Determinarea rezistenţei la încovoiere
SR EN ISO 3327:2009 Aliaje dure sinterizate. Determinarea rezistenţei la încovoiere
SR EN ISO 3738-2:2006 Aliaje dure sinterizate. Încercarea de duritate Rockwell (scara A). Partea 2: Pregătirea şi
etalonarea plăcutelor etalon
SR EN ISO 3738-1:2010 Aliaje dure sinterizate. Încercarea de duritate Rockwell (scara A). Partea 1: Metoda de
încercare
SR ISO 3738-2:2001/A99:2006 Aliaje dure sinterizate. Încercarea de duritate Rockwell (scara A). Partea 2:
Pregătirea şi etalonarea plăcuţelor etalon
SR EN ISO 3785:2006 Materiale metalice. Notarea axelor epruvetelor în raport cu textura produsului SR EN
ISO 3928:2006 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Epruvete pentru încercarea la oboseală
SR ISO 3928:2002/A99:2006 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Epruvete pentru
încercarea la oboseală
SR EN ISO 4498:2010 Materiale metalice sinterizate, cu excepţia aliajelor dure. Determinarea durităţii aparente
şi a microdurităţii
SR EN ISO 4507:2007 Materiale feroase sinterizate cementate sau carbonitrurate. Determinarea şi verificarea
adâncimii de cementare prin măsurarea microdurităţii
SR EN ISO 4545-2:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Knoop. Partea 2: Verificarea şi etalonarea
maşinilor de încercare
SR EN ISO 4545-3:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Knoop. Partea 3: Etalonarea mostrelor etalon
SR EN ISO 4545-1:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Knoop. Partea 1: Metoda de încercare
STAS 5540/6-77 Încercări ale îmbinărilor sudate cap la cap. Încercarea de aplatizare
STAS 5878-77 Încercările metalelor. Încercarea la oboseală prin încovoiere rotativă
SR EN ISO 6508-1:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Rockwell. Partea 1: Metodă de încercare
(scările A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
SR EN ISO 6508-2:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Rockwell. Partea 2: Verificarea şi etalonarea
maşinilor de încercare (scările A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
SR EN ISO 6508-1:2006 Materiale metalice. Încercarea de duritate Rockwell. Partea 1: Metodă de încercare
(scările A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
STAS 6605-78 Încercările metalelor. Încercarea la tracţiune a oţelului beton, a sârmei şi a produselor din sârmă pentru
beton precomprimat
STAS 6622-90 Încercările metalelor. Încercarea la înfăşurare a sârmelor
STAS 6774-79 Încercările metalelor. Încercarea de încovoiere prin şoc după îmbătrânire artificială
STAS 6834-75 Încercările metalelor. Încercarea la tracţiune la temperaturi scăzute
SR EN ISO 6892-1:2010 Materiale metalice. Încercare la tracţiune. Partea 1: Metodă de încercare la temperatura
ambiantă
SR EN ISO 6892-1:2010 Materiale metalice. Încercare la tracţiune. Partea 1: Metodă de încercare la temperatura
ambiantă
STAS 6967-88 Încercările mecanice ale metalelor. Clasificare
STAS 7209-87 Încercările metalelor. Încercarea la relaxare a sârmelor şi a produselor din sârmă pentru beton
precomprimat
SR EN ISO 7438:2005 Materiale metalice. Încercarea la îndoire
SR EN ISO 7500-1:2005/AC:2009 Materiale metalice. Verificarea maşinilor la încercări statice monoaxiale.
Partea 1: Maşini de încercat la tracţiune/compresiune. Verificarea şi etalonarea sistemului de măsurare a forţei
SR EN ISO 7500-2:2007 Materiale metalice. Verificarea maşinilor la încercări statice monoaxiale. Partea 2:
Maşini pentru încercări la fluaj. Verificarea sarcinii aplicate
SR EN ISO 7500-1:2005 Materiale metalice. Verificarea maşinilor la încercări statice monoaxiale. Partea 1:
Maşini de încercat la tracţiune/compresiune. Verificarea şi etalonarea sistemului de măsurare a forţei
STAS 7748-85 Încercările metalelor. Încercarea la îndoire a epruvetelor încărcate cu sudură longitudinală
SR ISO 7801:1993 Materiale metalice. Sârme. Încercarea la îndoire alternantă
STAS 7926-67 Încercările metalelor. Încercarea de rezistenţă la forfecare pură
STAS 7927-67 Încercările metalelor. Încercarea de rezistenţă la forfecare
STAS 7932/4-90 Încercările mecanice ale îmbinărilor sudate în puncte şi în relief ale metalelor. Încercarea la
răsucire
STAS 7932/2-90 Încercările mecanice ale îmbinărilor sudate în puncte şi în relief ale metalelor. Încercarea la
tracţiune
STAS 8027-78 Încercările metalelor. Încercarea la oboseală cu sarcini axiale
SR EN ISO 8062-3:2007/AC:2009. Specificaţiile geometrice ale produselor (GPS). Toleranţe dimensionale şi
geometrice pentru piesele turnate. Partea 3: Toleranţe geometrice şi dimensionale generale şi adaosuri de prelucrare pentru
piese turnate
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
12
STAS 8068-67 Metodologia de determinare a caracteristicilor garantate de marcă privind încercarea mecanică la
tracţiune a metalelor
STAS 8251-82 (Standard Inlocuit) Încercările metalelor. Încercare de duritate Rockwell pe suprafeţe curbe convexe.
Scările A,B,C,F,G şi superficială N şi T
STAS 8315-81 Încercările metalelor. Încercarea de duritate Shore
STAS 8394-69 Luarea probelor din metale şi aliaje neferoase pentru încercarea la tracţiune
SR EN ISO 8491:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la îndoire a tronsonului
SR EN ISO 8492:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la aplatizare
SR EN ISO 8493:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la lărgire
SR EN ISO 8494:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la răsfrângere
SR EN ISO 8495:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la lărgire a inelului
SR EN ISO 8496:2005 Materiale metalice. Ţevi. Încercarea la tracţiune pe inel
STAS 8894/2-81 Încercările metalelor. Încercarea de rupere la fluaj a oţelului la temperaturi ridicate. Metode de
prelucrare a datelor
STAS 9056-71 Determinarea caracteristicilor mecanice ale metalului depus la sudarea cu gaz
STAS 9261-81 Încercările metalelor. Încercarea de încovoiere prin şoc pe epruvete încărcate cu sudură
SR EN ISO 9513:2003. Materiale metalice. Etalonarea extensometrelor utilizate la încercări monoaxiale
STAS 9639-81 Încercările metalelor. Încercarea la uzare pe disc rotativ cu hârtie de şlefuit
SR ISO 9649:1996 Materiale metalice. Sârmă. Încercarea la răsucire alternantă
SR EN 10319-2:2007 Materiale metalice. Încercarea de relaxare prin tracţiune. Partea 2: Mod de lucru pentru
modele de asamblări cu şuruburi
SR EN 10319-1:2004 Materiale metalice. Încercare de relaxare prin tracţiune. Partea 1: Metodă pentru maşini de încercare
SR EN 10325:2007 Oţel. Determinarea creşterii limitei de curgere datorită unui tratament termic (Bake
Hardening Index)
SR EN 10328:2005 Fontă şi oţel. Determinarea adâncimii convenţionale de călire după încălzire superficială
STAS 10882-84 Încercările metalelor. Încercarea de fisurare la rece a îmbinărilor din oţel sudate cu arc electric
STAS 10888-77 Încercările metalelor. Încercări ale îmbinărilor din table subţiri sudate în colţ
STAS 10897/5-86 Încercările metalelor. Încercări mecanice ale îmbinărilor lipite la temperaturi scăzute
STAS 10897/3-82 Încercarea la încovoiere prin şoc a îmbinărilor prin lipire tare
STAS 11399-80 Încercările metalelor. Încercarea la oboseală prin răsucire
SR ISO 11531:1997 Materiale metalice. Determinarea înălţimii de ondulare după ambutisare.
SR EN ISO 12004-2:2009 Materiale metalice. Table şi benzi. Determinarea curbelor limită privind
deformabilitatea. Partea 2: Determinarea curbelor limită în laborator
SR EN ISO 12004-1:2009. Materiale metalice. Table şi benzi. Determinarea curbelor limită privind
deformabilitatea. Partea 1: Măsurare şi aplicarea diagramelor limită privind deformabilitatea în secţia de prese
STAS 12072-82 Încercările metalelor. Încercarea la forfecare a oţelurilor placate
STAS 12181-84 Încercările metalelor. Încercarea de duritate sub sudură
STAS 12287-85 Încercările metalelor. Încercări mecanice ale îmbinărilor sudate din bare de oţel beton
STAS 12310/1-85 Încercări mecanice ale îmbinărilor lipite cu adezivi. Luarea şi pregătirea probelor
STAS 12310/2-85 Încercări mecanice ale îmbinărilor lipite cu adezivi. Încercarea la forfecare
SR EN ISO 12737:2006 Materiale metalice. Determinarea tenacităţii la rupere în starea plană de deformaţie
SR EN ISO 12737:2006 Materiale metalice. Determinarea tenacităţii la rupere în starea plană de deformaţie
STAS 13122-93 Încercările metalelor. Mecanica ruperii. Vocabular
SR 13170:1993 Materiale metalice. Încercarea la încovoiere prin şoc. Epruvete speciale şi metode de evaluare
SR EN ISO 14556:2002/A1:2007. Oţel. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy cu crestătura în V.
Metoda de încercare instrumentată. Amendament 1: Anexa D - Încercarea de încovoiere prin şoc instrumentată pe epruvete
Charpy cu crestătură în V cu dimensiuni reduse
SR EN ISO 14556:2002 Oţel. Încercarea la încovoiere prin şoc pe epruvete Charpy cu crestătură în V. Metodă de
încercare instrumentată
SR EN ISO 14577-2:2003 Materiale metalice. Încercare de penetrare instrumentată pentru determinarea durităţii şi
parametrilor materialelor. Partea 2: Verificarea şi etalonarea aparatelor de încercare
SR EN ISO 14577-3:2003. Materiale metalice. Încercare de penetrare instrumentată pentru determinarea durităţii şi
parametrilor materialelor. Partea 3: Etalonarea mostrelor etalon
SR EN ISO 14577-1:2003 Materiale metalice. Încercare de penetrare instrumentată pentru determinarea durităţii şi
parametrilor materialelor. Partea 1: Metodă de încercare
SR EN ISO20482:2004 Materiale metalice. Table şi benzi. Încercarea la ambutisare Erichsen
SR EN 24506:1994 Aliaje dure şi sinterizate. Încercarea la compresiune
SR EN 24884:1995 Aliaje dure sinterizate. Prelevarea şi încercarea pulberilor pe epruvete sinterizate
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
13
SR EN ISO 26203-1:2010. Materiale metalice. Încercarea la tracţiune la viteză de deformare mare. Partea 1:
Sisteme tip bară elastică
SR EN 61788-6:2008 Supraconductivitate. Partea 6: Măsurarea proprietăţilor mecanice Încercare de întindere
la temperatura ambiantă a supraconductoarelor compozite Cu/Nb-Ti
SR EN 61788-6:2001 Supraconductivitate. Partea 6: Măsurarea proprietăţilor mecanice. Încercare de întindere
la temperatura ambiantă a supraconductoarelor compozite Cu/Nb-Ti
SR EN ISO 377:2000 Oţel şi produse de oţel. Locul de prelevare şi pregătire a probelor şi epruvetelor pentru
încercări mecanice
STAS 563-89 Sârmă rotundă din oţel, laminată la cald
STAS 564-86 Oţel laminat la cald. Oţel U
STAS 901-90 Oţel laminat la cald. Table pentru construcţii mecanice laminate pe laminoare discontinue
STAS 908-90 Oţel laminat la cald. Bandă
STAS 2305-89 Oţel hexagonal calibrat. Dimensiuni
STAS 2880-84 Oţeluri calibrate. Condiţii tehnice generale de calitate
STAS 5453-68 Benzi din oţel plumbuite
STAS 5943-81 Prelucrarea metalelor prin deformare şi separare. Terminologie
STAS 6058-88 Materiale refolosibile feroase pentru topire
SR 6058-1:1999 Materiale feroase pentru retopire. Oţeluri nealiate
STAS 7829-84 Forjă. Terminologie
STAS 8113-68 Laminarea metalelor. Terminologie
SR EN 10021:2007 Condiţii tehnice generale de livrare pentru produse de oţel
SR EN 10079:2007 Definirea produselor de oţel
SR EN 10168:2005 Produse de oţel. Documente de inspecţie. Listă şi descrierea informaţiilor
SR EN 10272:2008 Bare de oţel inoxidabil pentru recipiente sub presiune
SR EN 10302:2008. Oţeluri, aliaje de nichel şi de cobalt rezistente la fluaj
STAS 1006-90 Îmbinări prin pene paralele cu găuri de fixare. Dimensiuni
STAS 1007-81 Îmbinări prin pene înclinate. Dimensiuni
STAS 1010-80 Îmbinări prin pene tangenţiale. Dimensiuni
STAS 1012-77 Pene disc. Pene şi canale pentru pene. Dimensiuni
STAS 1450/1-89 Organe de asamblare filetate. Elemente constructive. Terminologie
STAS 2700/13-89 Organe de asamblare filetate. Raze de racordare şi rugozităţi
STAS 2700/6-92 Organe de asamblare filetate. Marcarea organelor de asamblare filetate din oţel nealiat sau slab
aliat
SR EN ISO 3269:2002 Elemente de asamblare. Inspecţie de recepţie
SR ISO 3800:2000 Elemente de asamblare filetate. Încercări la oboseală sub sarcină axială. Metode de
încercare şi evaluarea rezultatelor
SR EN ISO 5845-1:2002 Desene tehnice. Reprezentarea simplificată a asamblărilor de piese cu ajutorul organelor
de asamblare. Partea 1: Principii generale
SR EN ISO 5845-1:2002 Desene tehnice. Reprezentarea simplificată a asamblărilor de piese cu ajutorul organelor
de asamblare. Partea 1: Principii generale
STAS 8121/3-84 Elemente filetate pentru asamblarea flanşelor. Piuliţe hexagonale. Dimensiuni
STAS 8121/1-85 Elemente filetate pentru asamblarea flanşelor. Condiţii tehnice generale de calitate
STAS 8121/2-84 Elemente filetate pentru asamblarea flanşelor. Prezoane. Dimensiuni
SR EN ISO 8735:2002 Ştifturi cilindrice de oţel călit şi de oţel inoxidabil martensitic, cu gaură filetată
SR EN ISO 8741:2002 Ştifturi crestate cu crestături invers progresive pe jumătate din lungime
SR EN ISO 8743:2002 Ştifturi crestate cu crestături centrale pe jumătate din lungime
SR ISO 8991:1999 Sistem de notare a elementelor de asamblare
SR EN ISO 10669:2001 Şaibe plate pentru asamblări cu şuruburi pentru tablă şi şaibe. Serie de dimensiuni
normale şi mari. Grad A
SR EN ISO 10684:2004 Elemente de asamblare. Acoperiri prin galvanizare la cald
SR EN ISO 10684:2004/AC:2009 Elemente de asamblare. Acoperiri prin galvanizare la cald
SR EN ISO 10684:2004 Elemente de asamblare. Acoperiri prin galvanizare la cald
SR EN ISO 10684:2004/AC:2009 Elemente de asamblare. Acoperiri prin galvanizare la cald
STAS 11637-83 Organe de asamblare filetate. Lungimile tijei şi ale părţii filetate
SR EN 12512:2002/A1:2006. Structuri de lemn. Metode de încercare. Încercarea ciclică a îmbinărilor
realizate cu organe mecanice
STAS 12512:2002 . Structuri de lemn. Metode de încercare. Încercarea ciclică a îmbinărilor realizate cu
organe mecanice
STAS 12933-91 Îmbinări prin pene paralele înalte. Dimensiuni
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
14
SR EN 14399-1:2005 Asamblări de înalta rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Cerinţe generale
SR EN 14399-9:2009 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Sistem HR sau HV. Şaibe indicatoare de pretensionare pentru ansambluri şurub şi piuliţă
SR EN 14399-3:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Sistem HR. Ansambluri şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-8:2008 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Sistem HV. Ansambluri şurub de păsuire cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-2:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Încercare de performanţă pentru pretensionare
SR EN 14399-7:2008 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Sistem HR. Ansambluri şurub cu cap înecat crestat şi piuliţă
SR EN 14399-2:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Încercare de performanţă pentru pretensionare
SR EN 14399-1:2005 . Asamblări de înalta rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Cerinţe generale
SR EN 14399-10:2009 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
Sistem HRC. Ansambluri şurub şi piuliţă cu pretensionare calibrată
SR EN 14399-3:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
3: Sistem HR. Ansambluri şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 15048-2:2007 . Asamblări cu şuruburi nepretensionate pentru structuri metalice. Partea 2: Încercare a
aptitudinii pentru utilizare
SR EN ISO 15480:2002 . Şuruburi autofiletante cu cap hexagonal şi guler plat cu filet pentru tablă
STAS16047:2005 . Elemente de asamblare. Încercare moment/efort
SR EN ISO 16048:2003 . Pasivizarea elementelor de asamblare de oţel inoxidabil rezistent la coroziune
SR EN ISO 16426:2003 . Elemente de asamblare. Sistem de asigurare a calităţii
SR EN 20273:2003 Elemente de asamblare. Găuri de trecere pentru şuruburi
898-5:2002 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare executate din oţel carbon şi oţel aliat. Partea 5:
Ştifturi filetate şi elemente de asamblare filetate similare care nu sunt supuse eforturilor la tracţiune
35,44
35,44 detalii
SR EN ISO 898-1:2009 . Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare executate din oţel carbon şi oţel
aliat. Partea 1: Şuruburi parţial şi complet filetate şi prezoane de clase de calitate specificate. Filete cu pas normal şi filete cu
pas fin
SR 925:1993 Şuruburi cu cap bombat şi gât pătrat pentru lemn. Grad C
STAS 926-90 Piuliţe pătrate. Clasa de execuţie C
SR EN ISO 1207:1998 Şuruburi cu cap cilindric crestat pentru metale. Grad A
STAS 1386-92 Şuruburi pentru canale T. Clasa de execuţie B
STAS 1450/3-89 Organe de asamblare filetate. Şuruburi, prezoane şi ştifturi filetate. Nomenclator
STAS 1450/4-89 Organe de asamblare filetate. Piuliţe. Nomenclator
STAS 1451-80 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap bombat crestat. Dimensiuni
STAS 1452-80 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap înecat, crestat. Dimensiuni
STAS 1453-80 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap semiînecat crestat. Dimensiuni
STAS 1454-80 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap hexagonal. Dimensiuni
STAS 1455-80 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap pătrat. Dimensiuni
STAS 1470-80 Şuruburi grosolane. Şurub cu cap semirotund şi nas. Dimensiuni
STAS 1472-80 Şuruburi grosolane. Şurub cu cap pătrat. Dimensiuni
STAS 1474-86 Şurub cu cap înecat şi nas. Clasa de execuţie C
STAS 1476-80 Şuruburi grosolane. Şurub cu cap bombat şi nas. Dimensiuni
STAS 1477-80 Şuruburi grosolane. Şurub cu cap înecat şi gât pătrat. Dimensiuni
SR EN ISO 1479:2003 . Şuruburi pentru tablă cu cap hexagonal
SR EN ISO 1481:2001 . Şuruburi pentru tablă cu cap cilindric, crestat
SR EN ISO 1482:2003 . Şuruburi pentru tablă cu cap înecat crestat
SR EN ISO 1483:2003 . Şuruburi pentru tablă cu cap semiînecat crestat
SR EN 1515-2:2002 . Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 2: Clasificarea materialelor pentru
prezoane şi piuliţe pentru flanşele de oţel, desemnate prin PN
SR EN 1515-3:2006 Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 3: Clasificarea materialelor pentru
prezoane şi piuliţe pentru flanşele de oţel, desemnate prin Clasă
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
15
SR EN 1515-2:2002 Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 2: Clasificarea materialelor pentru
prezoane şi piuliţe pentru flanşele de oţel, desemnate prin PN
SR EN 1515-4:2010 . Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 4: Selecţia prezoanelor şi piuliţelor
pentru echipamente sub incidenţa Directivei de Echipamente sub Presiune 97/23/CE
SR EN 1515-3:2006 . Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 3: Clasificarea materialelor pentru
prezoane şi piuliţe pentru flanşele de oţel, desemnate prin Clasă
SR EN ISO 1580:1998 Şuruburi cu cap cilindric mare crestat pentru metale. Grad A
SR EN 1662:2003/AC:2007 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler cilindro-tronconic. Serie redusă
SR EN 1662:2003 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler cilindro-tronconic. Serie redusă
SR EN 1665:2003 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler cilindro-tronconic. Serie grea
SR EN 1665:2003/AC:2007 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler cilindro-tronconic. Serie grea
STAS 1755-71 Şuruburi cu filet pentru lemn. Condiţii generale
SR EN ISO 2009:1998 Şuruburi cu cap înecat crestat pentru metale. Grad A
SR EN ISO 2010:1998 Şuruburi cu cap semiînecat crestat pentru metale. Grad A
STAS 2342:2004 . Ştifturi parţial filetate cu crestătură
STAS 2349-85 Şuruburi grosolane. Şuruburi cu cap mare înecat şi gât pătrat, pentru lemn. Dimensiuni
STAS 2350-92 Şuruburi pentru fundaţii. Clasa de execuţie C
STAS 2351-92 Şuruburi fără cap. Clasa de execuţie C
STAS 2568-85 Şuruburi grosolane. Şuruburi cu cap ciocan şi gât pătrat. Dimensiuni
STAS 2569-87 Şurub cu cap ciocan, cu nas. Clasa de execuţie C
SR EN ISO 2702:1997 Şuruburi de oţel pentru tablă, tratate termic. Caracteristici mecanice
SR EN ISO 3506-4:2010 . Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare de oţel inoxidabil rezistent la
coroziune. Partea 4: Şuruburi pentru tablă
STAS 3954-87 Şurub cu cap cilindric crestat. Clasa de execuţie B
STAS 3955-80 Şuruburi grosolane. Şurub cu şaibă şi piuliţă pentru curele. Dimensiuni
SR EN ISO 4014:2003 . Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate. Grade A şi B
SR EN ISO 4014:2003 Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate. Grade A şi B
SR EN ISO 4016:2002 . Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate. Grad C
SR EN ISO 4016:2002 Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate. Grad C
SR EN ISO 4017:2002 Şuruburi cu cap hexagonal complet filetate Grade A şi B
SR EN ISO 4017:2002 . Şuruburi cu cap hexagonal complet filetate Grade A şi B
SR EN ISO 4018:2002 Şuruburi cu cap hexagonal complet filetate. Grad C
SR EN ISO 4018:2002 . Şuruburi cu cap hexagonal complet filetate. Grad C
SR EN ISO 4026:2004 . Ştifturi filetate cu locaş hexagonal şi vârf plat
SR EN ISO 4027:2004 . Ştifturi filetate cu locaş hexagonal şi vârf tronconic
SR EN ISO 4028:2004 . Ştifturi filetate cu locaş hexagonal cu cep
SR EN ISO 4029:2004 . Ştifturi filetate cu locaş hexagonal şi con interior
SR EN ISO 4033:2002 Piuliţe hexagonale, stil 2. Grade A şi B
SR EN ISO 4033:2002 . Piuliţe hexagonale, stil 2. Grade A şi B
SR EN ISO 4035:2003 . Piuliţe hexagonale joase (teşite). Grad A şi B
SR EN ISO 4042:2003 . Elemente de asamblare. Acoperiri prin electrodepunere
STAS 4073-90 Piuliţe crenelate. Clasele de execuţie A şi B
STAS 4074-90 Piuliţe crenelate joase. Clasele de execuţie A şi B
STAS 4372-89 Piuliţă hexagonală înaltă. Clasele de execuţie A şi B
STAS 4374-90 Piuliţe înfundate. Clasa de execuţie A
STAS 4376-87 Şurub cu cap pătrat şi guler. Clasa de execuţie A
STAS 4461-87 Şurub cu cap pătrat şi cep. Clasa de execuţie A
STAS 4551-80 Prezoane. Dimensiuni
SR EN ISO 4753:2002 . Elemente de asamblare. Vârfuri ale elementelor cu filet exterior metric ISO
SR EN ISO 4757:2002 Locaşuri cruciforme pentru şuruburi
SR EN ISO 4759-1:2003 . Toleranţe pentru elemente de asamblare. Partea 1: Şuruburi parţial şi complet filetate,
ştifturi filetate şi piuliţe. Gradele A, B şi C
SR EN ISO 4762:2004 . Şuruburi cu cap cilindric şi locaş hexagonal
STAS 4812-80 Şurub cu cap cilindric, bombat, crestat şi găurit în cruce. Dimensiuni
STAS 4883-87 Şurub cu cap cilindric bombat, crestat. Clasa de execuţie B
STAS 4884-92 Şurub cu cap pătrat mic. Clasa de execuţie A
STAS 4923-87 Şurub cu cap pătrat, guler şi cep bombat. Clasa de execuţie A
STAS 4942-88 Şuruburi şi prezoane. Forme speciale de execuţie
STAS 5012-90 Piuliţe rotunde cu caneluri de execuţie A
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
16
STAS 5302-80 Şuruburi precise. Şuruburi cu cap striat. Dimensiuni
STAS 5303-80 Şuruburi precise. Şuruburi cu cap striat şi guler. Dimensiuni
STAS 5304-80 Şuruburi precise. Dop filetat cu cap hexagonal şi guler. Dimensiuni
STAS 5330-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu găuri radiale. Dimensiuni
STAS 5331-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu găuri frontale. Dimensiuni
STAS 5332-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu crestătură. Dimensiuni
STAS 5383-87 Şurub cu cap cilindric mic, bombat, crestat. Clasa de execuţie B
STAS 5436-80 Piuliţe precise. Piuliţă striată. Dimensiuni
STAS 5437-80 Piuliţe precise. Piuliţă striată cu guler. Dimensiuni
SR 5451:1993 Şuruburi cu ochi. Gradele A, B şi C
STAS 5578-87 Şurub cu cap cilindric mare, bombat, crestat. Clasa de execuţie A
STAS 5606-80 Şuruburi precise. Dop filetat cu locaş hexagonal şi guler. Dimensiuni
STAS 5754/2-79 Bolţuri cu cap mic. Dimensiuni
STAS 5930-89 Şurub de păsuire cu cap hexagonal. Clasa de execuţie A
STAS 6403-88 Şurub cu cap hexagonal mic. Clasa de execuţie A
STAS 6404-88 Şurub cu cap hexagonal mic, filetat până sub cap. Clasa de execuţie A
STAS 6444-80 Şuruburi semiprecise. Şurub cu cap bombat şi gât pătrat, pentru metal. Dimensiuni
STAS 6564-84 Filete metrice ISO pentru organe de asamblare. Diametre şi paşi
STAS 6999-87 Şurub cu cap ciocan, cu nas, filetat până sub nas. Clasa de execuţie C
STAS 7000-87 Şurub cu cap ciocan şi gât pătrat, filetat până sub gât. Clasa de execuţie C
SR EN ISO 7045:1998 Şuruburi cu cap cilindric bombat mare cu locaş cruciform de tip H sau de tip Z, pentru
metale. Grad A
SR EN ISO 7046-1:1998 Şuruburi cu cap înecat cu locaş cruciform de tip H sau de tip Z, pentru metale. Grad A.
Partea 1: Oţel din clasa de calitate 4.8
SR EN ISO 7046-2:1998 Şuruburi cu cap înecat cu locaş cruciform, pentru metale. Grad A. Partea 2: Oţel din
clasa de calitate 8.8, oţel inoxidabil şi metale neferoase
SR EN ISO 7047:1998 Şuruburi cu cap semiînecat bombat cu locaş cruciform de tip H sau de tip Z, pentru
metale. Grad A
SR EN ISO 7049:2003 Şuruburi pentru tablă cu cap cilindric bombat şi locaş cruciform
SR EN ISO 7049:2003 Şuruburi pentru tablă cu cap cilindric bombat şi locaş cruciform
SR EN ISO 7050:2003 . Şuruburi pentru tablă cu cap înecat şi locaş cruciform
SR EN ISO 7051:2003 . Şuruburi pentru tablă cu cap semiînecat şi locaş cruciform
SR EN ISO 7380:2004 . Şuruburi cu cap cilindric bombat şi locaş hexagonal
STAS 7521-87 Şurub cu cap cilindric mic, crestat. Clasa de execuţie A
SR EN ISO 7721-2:2002 Şuruburi pentru metale cu cap înecat. Partea 2: Adâncimea de pătrundere a locaşurilor
cruciforme
STAS 7903-92 Piulite hexagonale cu suprafata de asezare sferica. Clasa de executie A
STAS 8164-84 Filete metrice ISO pentru organe de asamblare. Dimensiuni limită. Ajustaj 6H/6g
SR 8410:1995 Dispozitive de lucru. Bride L. Dimensiuni
STAS 8608-74 Piuliţe hexagonale pentru fixarea pieselor pe capete conice de arbore. Dimensiuni
SR EN ISO 8676:2001 . Şuruburi cu cap hexagonal complet filetate cu filet metric fin. Grade A şi B
SR EN ISO 8765:2002 . Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate, cu filet metric fin. Grade A şi B
STAS 8868-80 Şuruburi semiprecise. Şurub cu cap triunghiular. Dimensiuni
SR ISO 8991:1999 Sistem de notare a elementelor de asamblare
STAS 9045-87 Şuruburi cu cap hexagonal şi piuliţe hexagonale. Deschideri de chei
SR 9224:1993 Şuruburi cu cap cilindric mic, cu locaş hexagonal, cu ghidaj pentru cheie. Grad A
SR 9225:1993 Şuruburi cu cap cilindric mic cu locaş hexagonal. Grad A
STAS 9308-91 Piuliţă hexagonală pentru sudare. Clasa de execuţie A
STAS 9478-80 Piuliţe semiprecise. Piuliţă triunghiulară. Dimensiuni
STAS 9479-73 Gulere de protecţie pentru şuruburi cu cap triunghiular şi pentru piuliţe triunghiulare. Dimensiuni
STAS 9928-74 Pastilă pentru ştifturi filetate cu autoblocare. Dimensiuni
STAS 10061-75 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură şi vârf plat. Dimensiuni
STAS 10096-75 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură şi vârf tronconic. Dimensiuni
STAS 10420-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu con interior. Dimensiuni
STAS 10421-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu cap tronconic. Dimensiuni
STAS 10422-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu cap cilindric. Dimensiuni
STAS 10423-80 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu locaş hexagonal. Dimensiuni
SR ISO 10509:1997 Şuruburi cu cap hexagonal şi guler cilindro-tronconic pentru tablă
SR EN ISO 10510:2003 . Şuruburi pentru tablă cu şaibă plată încorporată
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
17
STAS 10522-80 Piuliţă de siguranţă din tablă
SR EN ISO 10642:2004 . Şuruburi cu cap înecat şi locaş hexagonal
SR EN ISO 10664:2006 Locaş hexalobular pentru şuruburi
SR EN ISO 10666:2003 . Şuruburi autofiletante cu filet de şurub pentru tablă. Caracteristici mecanice şi
funcţionale
SR EN ISO 10683:2003 . Elemente de asamblare. Acoperire chimică cu pulbere de zinc
STAS 10819-80 Piuliţe semiprecise şi grosolane. Piuliţe hexagonale pentru sudare, folosite la tractoare.
Dimensiuni
STAS 10820-91 Piuliţă pătrată pentru sudare. Clasa de execuţie A
STAS 10821-80 Şuruburi precise. Şurub cu cap cilindric şi bosaj circular sub cap, pentru sudare. Dimensiuni
STAS 10838-88 Şuruburi cu autoblocare. Şurub cu cap hexagonal. Clasa de execuţie A
STAS 10852-80 Piuliţă monospiră
STAS 11028-89 Şurub cu cap hexagonal şi piuliţă hexagonală, pentru construcţii metalice
STAS 11161-80 Şuruburi semiprecise. Şuruburi autofiletante pentru metal. Dimensiuni
STAS 12645-88 Piuliţe pentru încastrare în materiale plastice
STAS 12646-88 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap cilindric bombat şi locaş cruciform
STAS 12647-88 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap înecat şi locaş cruciform
STAS 12648-88 Şuruburi cu filet pentru lemn. Şurub cu cap semiînecat şi locaş cruciform
SR EN ISO 13918:2008 . Sudare. Bolţuri şi inele ceramice pentru sudarea cu arc electric a bolţurilor
SR EN 14219:2003/AC:2007 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler şi cu filet metric fin. Serie mică
SR EN 14219:2003 . Şuruburi cu cap hexagonal cu guler şi cu filet metric fin. Serie mică
SR EN 14399-4:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
4: Sistem HV. Asamblări cu şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-4:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
4: Sistem HV. Asamblări cu şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN ISO 14579:2003 Şuruburi cu cap cilindric şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14580:2003/AC:2006 . Şuruburi cu cap tronconic şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14583:2003/AC:2006 . Şuruburi cu cap cilindric bombat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14583:2003 Şuruburi cu cap cilindric bombat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14584:2003 Şuruburi cu cap semiînecat bombat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14585:2003/AC:2006 . Şuruburi pentru tablă cu cap cilindric bombat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14585:2003 Şuruburi pentru tablă cu cap cilindric bombat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14586:2003 Şuruburi pentru tablă cu cap înecat şi locaş hexalobular
SR EN ISO 14587:2003 Şuruburi pentru tablă cu cap semiînecat bombat şi locaş hexalobular
SR EN 14831:2005 . Elemente de asamblare. Performanţă de strângere. Metodă de încercare simplificată
moment/unghi
SR EN 15048-1:2007 . Asamblări cu şuruburi nepretensionate pentru structuri metalice. Partea 1: Cerinţe
generale
SR EN 15048-1:2007 Asamblări cu şuruburi nepretensionate pentru structuri metalice. Partea 1: Cerinţe
generale
SR EN ISO 15065:2005 . Frezările pentru şuruburile cu cap înecat cu dimensiunile capului conform ISO 7721
SR EN ISO 15330:2002 . Elemente de asamblare. Determinarea fragilităţii la hidrogen prin încercarea de
pretensionare. Metoda plăcilor paralele
SR EN ISO 15481:2003 . Şuruburi autofiletante cu cap cilindric bombat şi locaş cruciform, cu filet de şurub
pentru tablă
SR EN ISO 15482:2003 . Şuruburi autofiletante cu cap înecat şi locaş cruciform, cu filet de şurub pentru tablă
SR EN ISO 15483:2003 . Şuruburi autofiletante cu cap semiînecat şi locaş cruciform, cu filet de şurub pentru
tablă
SR EN 20898-7:1997 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare. Partea 7: Încercarea la torsiune şi
momente minime de rupere ale şuruburilor cu diametrul nominal al filetului de la 1 mm până la 10 mm
SR EN ISO 23429:2004 . Verificarea cu calibru a locaşurilor hexagonale
SR EN 24015:2003 Şuruburi cu cap hexagonal parţial filetate. Grad B. Tija redusă (diametrul tijei = cu
diametrul mediu al filetului)
SR EN 24766:2003 . Ştifturi filetate cu crestătură şi cu vârf plat
SR EN 26157-1:1999 Elemente de asamblare. Defecte de suprafaţă. Partea 1: Şuruburi parţial filetate, şuruburi
complet filetate şi prezoane de uz general
SR EN 26157-3:2000 Elemente de asamblare. Defecte de suprafaţă. Partea 3: Şuruburi parţial filetate, şuruburi
complet filetate şi prezoane pentru utilizări speciale
SR EN 27434:1999 Ştifturi filetate, crestate, cu vârf conic teşit
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
18
SR EN 27436:1999 Ştifturi filetate, crestate, cu con interior
SR EN 27721:2002 . Şuruburi cu cap înecat. Dimensiunile capului şi verificarea cu calibru
SR EN 28839:1999 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare. Şuruburi parţial filetate, şuruburi
complet filetate, prezoane şi piuliţe de metale neferoase
STAS 796-89 Nituri. Conditii tehnice generale de calitate
STAS 797-80 Nituri de otel. Nit cu cap semirotund. Dimensiuni
STAS 801-80 Nituri din oţel. Nit cu cap tronconic. Dimensiuni
STAS 802-80 Nituri de oţel. Nit cu cap semirotund. Dimensiuni
SR EN ISO 898-6:2002 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare. Partea 6: Piuliţe cu sarcini de
probă indicate. Filete cu pas fin
STAS 926-90 Piuliţe pătrate. Clasa de execuţie C
STAS 1257-80 Nituri de oţel. Nit cu cap semiînecat mic. Dimensiuni
SR 1387:1993 Piuliţe pentru canale T. Grad A
SR EN 1515-4:2010 . Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 4: Selecţia prezoanelor şi piuliţelor
pentru echipamente sub incidenţa Directivei de Echipamente sub Presiune 97/23/CE
SR EN 1515-1:2002 . Flanşe şi îmbinarea lor. Prezoane şi piuliţe. Partea 1: Alegerea prezoanelor şi piuliţelor
SR EN 1661:2001/AC:2001 . Piuliţe hexagonale cu guler
SR EN 1661:2001 . Piuliţe hexagonale cu guler
SR EN 1663:2003 . Piuliţe hexagonale cu guler cu autoblocare (cu inel nemetalic)
SR EN 1664:2001 . Piuliţe hexagonale cu guler, cu autoblocare, de metal
SR EN 1666:2003 . Piuliţe hexagonale cu guler cu autoblocare (cu inel nemetalic) cu filet metric cu pas fin
SR EN 1667:2003 . Piuliţe hexagonale cu guler cu autoblocare, din metal, cu filet metric cu pas fin
STAS 1987-80 Nituri de oţel. Nit cu cap bombat. Dimensiuni
STAS 2082-80 Nituri din metale şi aliaje neferoase. Nit cu cap înecat mare. Dimensiuni
SR EN ISO 2320:2009 . Piuliţe cu autoblocare, din oţel. Caracteristici mecanice şi de performanţă
SR EN ISO 2320:2009 Piuliţe cu autoblocare, din oţel. Caracteristici mecanice şi de performanţă
STAS 3165-80 Nituri de oţel. Nit cu cap înecat. Dimensiuni
SR EN ISO 3506-2:2010 . Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare de oţel inoxidabil rezistent la
coroziune. Partea 2: Piuliţe
SR 3923:1993 Piuliţe fluture. Gradele B şi C
SR EN ISO 4032:2002 Piuliţe hexagonale, stil 1. Grade A şi B
SR EN ISO 4032:2002 . Piuliţe hexagonale, stil 1. Grade A şi B
SR EN ISO 4034:2002 Piuliţe hexagonale. Grad C
SR EN ISO 4034:2002 . Piuliţe hexagonale. Grad C
SR EN ISO 4036:2002 . Piuliţe hexagonale joase (fără teşitură). Grad B
STAS 4372-89 Piuliţă hexagonală înaltă. Clasele de execuţie A şi B
STAS 4073-90 Piuliţe crenelate. Clasele de execuţie A şi B
STAS 4074-90 Piuliţe crenelate joase. Clasele de execuţie A şi B
SR EN ISO 4759-1:2003 . Toleranţe pentru elemente de asamblare. Partea 1: Şuruburi parţial şi complet filetate,
ştifturi filetate şi piuliţe. Gradele A, B şi C
STAS 5012-90 Piuliţe rotunde cu caneluri de execuţie A
STAS 5330-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu găuri radiale. Dimensiuni
STAS 5331-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu găuri frontale. Dimensiuni
STAS 5332-80 Piuliţe precise. Piuliţă rotundă cu crestătură. Dimensiuni
STAS 5436-80 Piuliţe precise. Piuliţă striată. Dimensiuni
STAS 5437-80 Piuliţe precise. Piuliţă striată cu guler. Dimensiuni
SR EN ISO 6157-2:2004 . Elemente de asamblare. Defecte de suprafaţă. Partea 2: Piuliţe
SR EN ISO 6157-2:2004/C91:2006 Elemente de asamblare. Defecte de suprafaţă. Partea 2: Piuliţe
detalii
SR EN ISO 7040:2003 Piuliţe hexagonale cu autoblocare (cu inel nemetalic), stil 1. Clase de calitate 5, 8 şi 10
SR EN ISO 7040:2003 . Piuliţe hexagonale cu autoblocare (cu inel nemetalic), stil 1. Clase de calitate 5, 8 şi 10
SR EN ISO 7042:2002 Piuliţe hexagonale cu autoblocare, din metal, stil 2. Clase de calitate 5, 8, 10 şi 12
SR EN ISO 7048:2002 . Şuruburi cu cap cilindric şi locaş cruciform
SR EN ISO 7719:2003 . Piuliţe hexagonale cu autoblocare, din metal, stil 1. Clase de calitate 5, 8 şi 10
STAS 7903-92 Piulite hexagonale cu suprafata de asezare sferica. Clasa de executie A
SR 8411:1995 Dispozitive de lucru. Bride cu picior. Dimensiuni
SR 8413:1995 Dispozitive de lucru. Bride mobile. Dimensiuni
SR 8414:1995 Dispozitive de lucru. Bride cu coturi. Dimensiuni
SR 8416:1995 Dispozitive de lucru. Bride U. Dimensiuni
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
19
STAS 8496-80 Nituri tubulare. Dimensiuni
STAS 8608-74 Piuliţe hexagonale pentru fixarea pieselor pe capete conice de arbore. Dimensiuni
SR EN ISO 8673:2002 . Piuliţe hexagonale, stil 1, cu filet metric fin. Grade A şi B
SR EN ISO 8674:2002 . Piuliţe hexagonale, stil 2, cu filet metric fin. Grade A şi B
SR EN ISO 8675:2001 . Piuliţe hexagonale joase cu filet metric fin. Grade A şi B
STAS 8734-80 Nituri din aliaje Cu-Zn găurite. Dimensiuni
SR 8883:1995 Dispozitive de lucru. Cep de sprijin reglabil. Dimensiuni
STAS 9229-80 Nituri din metale şi aliaje neferoase. Nituri cu cap bombat. Dimensiuni
STAS 9230-80 Nituri din metale şi aliaje neferoase. Nit cu cap semiînecat. Dimensiuni
STAS 9231-80 Nituri din metale şi aliaje neferoase. Nit cu cap înecat. Dimensiuni
STAS 9232-80 Nituri din metale şi aliaje neferoase. Nit cu cap cilindric. Dimensiuni
STAS 9308-91 Piuliţă hexagonală pentru sudare. Clasa de execuţie A
SR EN ISO 10484:2004 . Încercarea de lărgire pe dorn a piuliţelor
SR EN ISO 10485:2004 Încercarea la sarcină de probă pe con a piuliţelor
SR ISO 10485:1993/A99:2004 (Standard Anulat) Încercarea la sarcină de probă pe con a piuliţelor
SR EN ISO 10511:2003 Piuliţe hexagonale joase cu autoblocare (cu inel nemetalic)
SR EN ISO 10511:2003 . Piuliţe hexagonale joase cu autoblocare (cu inel nemetalic)
SR EN ISO 10512:2002 Piuliţe hexagonale cu autoblocare (cu inel nemetalic ), stil 1, cu filet metric cu pas fin.
Clase de calitate 6, 8 şi 10
SR EN ISO 10512:2002 . Piuliţe hexagonale cu autoblocare (cu inel nemetalic ), stil 1, cu filet metric cu pas fin.
SR EN ISO 10513:2001 Piuliţe hexagonale cu autoblocare, din metal, stil 2, cu filet metric cu pas fin. Clase de
calitate 8, 10 şi 12
SR EN ISO 10513:2001 . Piuliţe hexagonale cu autoblocare, din metal, stil 2, cu filet metric cu pas fin. Clase de
calitate 8, 10 şi 12
STAS 10522-80 Piuliţă de siguranţă din tablă
STAS 10819-80 Piuliţe semiprecise şi grosolane. Piuliţe hexagonale pentru sudare, folosite la tractoare.
Dimensiuni
STAS 10820-91 Piuliţă pătrată pentru sudare. Clasa de execuţie A
STAS 10852-80 Piuliţă monospiră
STAS 12645-88 Piuliţe pentru încastrare în materiale plastice
SR EN 14218:2003 . Piuliţe hexagonale cu guler. Filet metric fin
SR EN 14399-4:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
4: Sistem HV. Asamblări cu şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-3:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
3: Sistem HR. Ansambluri şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-3:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
3: Sistem HR. Ansambluri şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14399-4:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
4: Sistem HV. Asamblări cu şurub cu cap hexagonal şi piuliţă
SR EN 14831:2005 . Elemente de asamblare. Performanţă de strângere. Metodă de încercare simplificată
moment/unghi
SR EN 20898-2:1997 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare. Partea 2: Piuliţe cu sarcini de
probă indicate. Filete cu pas normal
SR EN ISO 21670:2004 . Piuliţe hexagonale pentru sudare, cu guler
SR EN 28839:1999 Caracteristici mecanice ale elementelor de asamblare. Şuruburi parţial filetate, şuruburi
complet filetate, prezoane şi piuliţe de metale neferoase
SR EN ISO 887:2003 . Şaibe plate pentru şuruburi şi piuliţe cu filet metric de uz general. Plan general
SR EN ISO 887:2003/AC:2006 . Şaibe plate pentru şuruburi şi piuliţe cu filet metric de uz general. Plan general
STAS 1450/5-89 Organe de asamblare filetate. Şaibe şi şplinturi. Nomenclator
STAS 2241/2-80 Şaibe de siguranţă. Dimensiuni
STAS 2241/1-82 Şaibe de siguranţă. Condiţii tehnice generale de calitate
STAS 2242-80 Şaibe pentru profile U şi I. Dimensiuni
SR EN ISO 4759-3:2003 . Toleranţe pentru elemente de asamblare. Partea 3: Şaibe plate pentru şuruburi parţial şi
complet filetate şi piuliţe. Grade A şi C
SR EN ISO 7089:2002 . Şaibe plate. Serie normală. Grad A
SR EN ISO 7089:2002 Şaibe plate. Serie normală. Grad A
SR EN ISO 7090:2002 Şaibe plate, teşite. Serie normală. Grad A
SR EN ISO 7090:2002 . Şaibe plate, teşite. Serie normală. Grad A
SR EN ISO 7091:2003 . Şaibe plate. Serie normală. Grad C
TEMA 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
20
SR EN ISO 7092:2002 . Şaibe plate. Serie redusă. Grad A
SR EN ISO 7093-2:2002 . Şaibe plate. Serie mare. Partea 2: Grad C
SR EN ISO 7093-1:2003 . Şaibe plate. Partea 1: Serie mare. Grad A
SR EN ISO 7094:2001 . Şaibe plate. Serie de dimensiuni foarte mari. Grad C
SR EN ISO 7094:2001/AC:2003 . Şaibe plate. Serie de dimensiuni foarte mari. Grad C
STAS 7565-80 Şaibe plate pentru lemn. Dimensiuni
SR 7666-5:1994 Şaibe elastice. Şaibe conice
SR 7666-1:1994 Şaibe elastice. Condiţii tehnice generale de calitate
SR 7666-2:1994 Şaibe elastice. Şaibe Grower
SR 7666-4:1994 Şaibe elastice. Şaibe profilate
SR 7666-5:1994 Şaibe elastice. Şaibe conice
STAS 8436-88 Inele de siguranţă din sârma pentru arbori şi alezaje şi canalele pentru ele
SR 8461:1995 Dispozitive de lucru. Şaibe. Dimensiuni
SR 8771:1995 Dispozitive de lucru. Picior cu cep filetat. Dimensiuni
SR 8782:1995 Dispozitive de lucru. Şaibă detaşabilă plată. Dimensiuni
STAS 9729/4-80 Şaibe plate pentru asamblări cu şuruburi şi ştifturi elastice. Seria grea. Dimensiuni
STAS 9893-74 Şaibe de siguranţă pentru asamblarea cu piuliţă a pieselor de capete de arbori conice. Dimensiuni
STAS 10061-75 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură şi vârf plat. Dimensiuni
STAS 10096-75 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură şi vârf tronconic. Dimensiuni
STAS 10420-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu con interior. Dimensiuni
STAS 10421-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu cap tronconic. Dimensiuni
STAS 10422-76 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu crestătură, cu cap cilindric. Dimensiuni
STAS 10423-80 Ştifturi cu autoblocare. Ştift filetat cu locaş hexagonal. Dimensiuni
STAS 10481-78 Şaibe elastice cu dinţi. Condiţii tehnice de calitate
SR EN ISO 10644:2009 . Şuruburi cu şaibă plată încorporată din oţel. Clasa de duritate a şaibei 200 HV şi 300
HV
SR EN ISO 10673:2009 . Şaibe plate pentru şuruburi cu şaibă plată încorporată. Seriile redusă, normală şi grea.
Grad A
STAS 11012-78 Şaibe elastice cu crestături
STAS 12929-91 Şaibe conice
SR EN 14399-6:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
6: Şaibe plate teşite
SR EN 14399-6:2005/AC:2006 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri
metalice. Partea 6: Şaibe plate teşite
SR EN 14399-6:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
6: Şaibe plate teşite
SR EN 14399-6:2005/AC:2006 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri
metalice. Partea 6: Şaibe plate teşite
SR EN 14399-5:2005 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
5: Şaibe plate
SR EN 14399-5:2005/AC:2006 . Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri
metalice. Partea 5: Şaibe plate
SR EN 14399-5:2005 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri metalice. Partea
5: Şaibe plate
SR EN 14399-5:2005/AC:2006 Asamblări de înaltă rezistenţă cu şuruburi pretensionate pentru structuri
metalice. Partea 5: Şaibe plate
SR EN 28738:2003 . Şaibe plate pentru bolţuri. Grad A
De reţinut: 1) Definiţii: standard, standard naţional, standard internaţional, standard european;
2) Definiţii: marcă de conformitate, standard obligatoriu, reglementare, reglementare
tehnică;
3) Definiţii: trasabilitate, domeniu reglementat, domeniu nereglementat;
4) Exemple de standarde folosite în proiectare;
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
21
INTRODUCEREA MATERIALELOR NOI ÎN CONSTRUCŢIA
ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIA
ALIMENTARĂ
În domeniul proiectării de echipamente agricole şi utilaje ale industriei alimentare, prin
materiale noi înţelegem materialele compozite şi nanomaterialele.
Conform [2], materialele compozite sunt combinaţii între două sau mai multe materiale
diferite din punct de vedere chimic, unite între ele printr-o interfaţă. După [3], materialele
compozite sunt materiale care reunesc într-un singur produs unele elemente care, de obicei nu se
asociază în mod natural. După [2], [3], unul dintre materiale se numeşte matrice şi este definit ca
formând faza continuă. Celelalte elemente poartă numele de armături (ranforsări) şi se adaugă
matricei în scopul îmbunătăţirii sau modificării proprietăţilor acesteia. Armătura reprezintă faza
discontinuă, distribuită uniform în întregul volum al matricei. Fibrele sunt elementul ce conferă
compozitului rezistenţă la solicitări. Efortul pe care îl pot prelua fibrele este mult superior celui pe
care îl poate prelua matricea, iar alungirea fibrelor este mult mai mică decât alungirea materialului
matricii, în stare pură. Totuşi, atât timp cât materialul compozit nu este distrus, se comportă ca un
ansamblu unitar, conform curbei efort-alungire pentru compozit.
Principalele categorii de materiale compozite sunt: compozite cu matrice polimerică,
compozite cu matrice metalică, compozite cu matrice ceramică, compozite „carbon-carbon”. Alte
precizări importante în legătură cu materialele compozite se pot găsi în literatura de specialitate.
Esenţial pentru structuralisti este că în faza de modelare fizică trebuie să ţină seama de faptul că
aceste materiale nu sunt, în general izotrope, adică nu au aceleaşi proprietăţi fizice pe orice direcţie.
Pentru a modela aceste materiale, programele de analiză structurală au elemente finite speciale cu
anizotropii în distribuţia proprietăţilor fizice. După cum se va vedea la tema special dedicată,
comportamentul materialelor compozite se poate simula şi în structura micro.
În domeniul maşinilor agricole, materialele compozite au pătruns în fabricaţia recipientelor
folosite la administrarea îngrăşămintelor lichide sau la transportul lichidelor (materiale armate cu
fibră de stică), precum şi la fabricare unor elemente simple cum sunt bucşele, încã inainte de anul
1980.
Nanomaterialele sunt produse ale nanotehnologiilor. În [4] se arată că dicţionarul Webster
defineşte cuvântul „nanotehnologie” ca fiind arta manipulării unor dispozitive minuscule, de
dimensiuni moleculare. Nanotehnologiile au pătruns în foarte multe domenii, produsele lor
penetrând o gamă largă de bunuri, cum sunt nanocompozitele, nanostructurile carbonice,
nanodispozitive, etc. Nanocompozitele sunt materiale compozite cu duritate mare sau transparente.
Prin urmare se pot introduce în modelele structurale ca orice material compozit, cu condiţia să
cunoaştem proprietăţile fizice ale acestora cerute de programul de analiză structurală folosit.
Proprietăţile mecanice ale nanomaterialelor (pentru ca aceste proprietăţi interesează structuraliştii în
primul rând) sunt, datorită anizotropiei structurale, modulul de elasticitate foarte mare în planul
hexagonal, ca la grafit (E= 1 Tpa) şi mult mai mic în afara planului hexagonal (4109 Pa). Nanotubul
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
22
de carbon beneficiază de rezistenţa mecanică a grafenei pe care o creşte aşa încât modulul de
elasticitate devine superior valorii de 1 Tpa, după cum s-a stabilit experimental. Această rezistenţă
mare la deformare se adaugă unei mari flexibilităţi. Experimentele au arătat că nanotubul se
curbează în unghi mare sau se răsuceşte cu mare uşurinţă în jurul propriei axe. Nanotuburile devin
interesante prin următoarele două caracteristici: au rezilienţă apreciată (prin simulare) ca fiind de
200 de ori mai mare decât a oţelului la o masă specifică de 6 ori mai mică (la secţiune echivalentă),
practic neputând fi testată experimental, şi o duritate a unor nanotuburi, mai mare decât a
diamantului. Deocamdată aplicaţii în structurile mecanice ale echipamentelor agricole şi utilajelor
industriei alimentare curente, nu cunoaştem. Având în vedere calităţile enumerate, perspectiva
optimizării unor structuri mecanice folosind nanotuburi, există. Nanotuburile de carbon sunt forme
alotrope ale carbonului cu nanostructurã cilindricã. Aceste nanotuburi au fost construite având un
raport lungime/diametru mai mare decât 132000000/1, semnificativ mai mari decât pentru orice alt
material. Aceste nanotuburi (molecule de carbon cilindrice) au proprietãţi ce le fac potenţial
utilizabile în nanotehnologie, electronicã şi opticã, precum şi în alte domenii ale ştiinţei
materialelor. Conform dicţionarului textil, [5], nanofibra descoperită în 1991, este de 100 de ori mai
rezistentă şi de 6 ori mai uşoară decât oţelul, fiind realizată din mai multe milioane de atomi de
carbon. Cercetătorii au pus la punct o tehnică de realizare de filamente şi de panglici (mănunchiuri)
care deschid calea de obţinere de textile ultrarezistente.
Introducerea în construcţia de maşini a materialelor compozite şi a nanomaterialelor
constituie una din direcţiile moderne care conduce la obţinerea unor performante înalte ca fiabilitate
şi raport preţ – calitate la produsele industriale. Prin introducerea acestor materiale noi se mareşte
rezistenţa pe direcţiile principale de solicitare, se micşoreazã greutatea produselor, de asemenea se
obţin parametri mai înalţi în exploatare (scãderi de consum, aerodinamica mai bunã, etc.). De
asemenea creşte şi libertatea de concepţie în ceea ce priveşte formele elementelor proiectate şi
acestea au un cost de întretinere scãzut, o rezistenţã mare la acţiunea agenţilor meteorologici şi
chimici.
În productia de maşini şi echipamente agricole şi din industria alimentarã, astfel de materiale
sunt folosite înca destul de puţin. Un exemplu mai vechi sunt recipienţii unor remorci – cisterna,
maşini de stropit sau întregi aripi sau apãrãtori, care se faceau începand cu peste 20 de ani în urmã
din compoziti pe bazã de fibre de sticlã. Un alt exemplu sunt materialele pentru prelatele unor
remorci agricole. Materiale compozite se folosesc şi în realizarea ambalajelor, cercetãri recente
intrducând ca material component în compozite şi amidonul. Lamele turbinelor de vânt (eliciile)
sunt de multe ori fabricate din materiale compozite, [6]. Firma John Deer a anunţat folosirea unor
panouri la combinele sale, fabricate pâna acum din polimeri pe baza de petrol, a unor polimeri
extraşi din soia. De asemenea firma este implicatã în studii privind introducerea acestui tip de
polimeri în compozitele armate cu fibre de sticlã.
2.1 Materiale ceramice
Conform [7], cercetãrile privind utilizarea de materiale ceramice cu duratã de utilizare
ridicată pentru fabricarea echipamentelor agricole au realizat un deosebit progres în Marea Britanie.
Vanzãrile de semãnãtori de precizie echipate cu brãzdare cu vârfuri din aluminã au fost un succes.
Cercetãrile privind materialele ceramice au înregistrat creşteri pe măsură ce un număr tot
mai mare de industrii, de la industria mineritului la cea aeronautică au gasit noi modalităţi de a
utiliza acest tip de materiale. În industria echipamentelor agricole s-au înregistrat pâana acum puţine
progrese în trecerea de la oţel şi fonta la componentele ceramice mai puţin expuse uzurii din cauza
solului.
Activitatea de cercetare a început acum 10 ani în Marea Britanie, la Institutul National de
inginerie agricolă (NIAE), ca parte a unui proiect pentru a găsi materiale cu rezistenţa la uzura mai
mare decât a oţelului şi a fontei. În cadrul programului de cercetare s-a ales alumina sau oxidul de
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
23
aluminiu - care nu este cel mai dur material disponibil, dar care oferă cea mai bună combinaţie între
rezistenţa la uzură şi preţ.
Alumina prezintă o rezistenţă la abraziunea solului de trei-patru ori mai mare decât a
oţelurilor utilizate în mod obişnuit. Este unul dintre puţinele materiale care, la fel ca diamantul,
zgârie sticla, şi este de 40 la 50 % mai dur decât diferite forme de siliciu, care sunt materialele cele
mai abrazive în multe soluri.
NIAE a efectuat teste pe 8 soluri diferite şi rezultatele obţinute au confirmat că materialele
ceramice rezistă de 4.5 până la 8.9 ori mai mult decât vârfurile de oţel standard. Preţul pentru
vârfurile ceramice este de aproximativ 2.5 ori mai mare decât preţul vârfurilor din oţel.
2.2 Brazdare plug durificate cu sormait
Sormaitul este un aliaj dur al fierului, cu adaosuri de nichel, siliciu şi mangan, fiind un
material de încărcare a pieselor de maşini supuse la uzură mare.
Procesul tehnologic de durificare a noului organ activ cu materiale
electrochimice compoziţionale conţine depunerea din soluţii apoase
a fierului aliat, care prinde ori acoperă la catod diverse materiale
disperse: oxizi, carburi, boruri, sulfuri şi inclusiv polimeri, metale
etc. Organul activ de lucrat solul se deosebeşte de cel tradiţional
prin urmatoarele:
- suprafaţa de lucru din faţă (1-fig.1) este durificată cu compozitie
electrochimica (2-fig. 1) în baza fierului aliat cu 15% de nichel şi /
sau cobalt şi cu particule disperse grosiere de tipul oxizilor,
nitrurilor, borurilor şi carburilor;
- lama are forma unui ferestrău (3-fig. 1) datorita proeminenţelor (4-
fig. 1) şi adânciturilor (5-fig. 1) de pe suprafaţa de lucru din spate
(6-fig. 1);
- proeminenţele şi adânciturile pot fi formate de o suprafaţă
ondulară, a cărei generatoare este paralelă cu direcţia mişcarii
organului activ.
Avantajele folosirii acestor materiale sunt:
-Majorarea de 2 - 3 ori a rezistenţei noului organ de lucrat solul la
uzură, în comparaţie cu organele durificate prin încãrcarea cu
sudura Sormait 1 (fig. 1);
-Reducerea cu 10 - 15% a fortei de tracţiune a organelor, fapt ce permite sporirea productivităţii
tehnologiilor de prelucrat solul şi reducerea corespunzătoare a consumului de carburanţi;
-Procesul de durificare a compoziţiei electrochimice este asigurat cu procedee, metode şi
dispozitive de fabricare, estimare şi încercare a materialului (1674 MD; 2530 MD, 2914 MD, 2778
MD, Nr. dep. a 2004 0218, Nr. dep. a 2004 0220, Nr. dep. a 2004 0219);
-Producţia compoziţiei electrochimice este fără reziduuri şi poate fi realizată cu electroliţi puţin
agresivi şi în cicluri închise.
Soluţia constructivă este disponibila deja pe piaţă. Un set de brăzdare de plug, durificate cu
compozitie electrochimică, au fost testate în pereche cu brăzdarele durificate prin încarcare cu
sudura Sormait 1, pe câmpurile Republicii Moldova, Ucrainei (Regiunea Odesa) şi Federaţiei Ruse.
Fig. 1 Brăzdar din sormait.
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
24
2.3 Alegerea materialelor utilizate în construcţia organelor de lucrat solul
Materialele utilizate la fabricarea acestor organe trebuie alese de aşa manieră încât să posede
proprietăţi mecanice şi de altă natură care să conducă la o durabilitate maximă a acestora în
exploatare.
Rezistenţa mecanică este primul criteriu de care trebuie să se ţină seama la fabricarea
organelor de lucrat solul, ca de altfel a oricăror organe de maşini.
În afara rezistenţei mecanice la alegerea materialelor mai interesează şi alte proprietăţi
precum: călibilitate, tenacitate, rezistenţă la uzură, proprietăţi tehnologice (prelucrabilitate prin
aşchiere, forjabilitate, turnabilitate).
Proprietăţile de mai sus sunt de cele mai multe ori greu de realizat la acelaşi material fiindcă
unele proprietăţi le exclud pe altele; de exemplu, o rezistenţă la rupere ridicată se realizează adesea
în dauna tenacităţii etc.
Aspectul economic nu este deloc de neglijat la alegerea materialului; din acest punct de
vedere trebuie să se îmbine aspectele tehnice legate de funcţionabilitatea organului de lucru cu
aspectele economice, privind preţul de cost al materialului, al operaţiilor de obţinere a organului de
lucru, precum şi de posibilităţile de recondiţionare şi recuperare.
Oţelul este materialul folosit cel mai frecvent în fabricarea diverselor organe ale utilajelor
agricole de lucrat solul.
Dintre tendinţele în proiectarea şi construcţia sculelor de prelucrat solul în scopul măririi
durabilităţii în funcţionare, se disting: modificarea şi diversificarea constructivă a sculelor de
prelucrat solul cu respectarea condiţiilor de calitate a lucrărilor agricole, ataşarea de elemente
suplimentare şi utilizarea acoperirilor cu materiale dure.
Mărirea durabilităţii pieselor se realizează prin deformare plastică, tratamente termice:
călirea, revenirea, recoacerea, prin tratamente termochimice: cementarea, nitrurarea, cianurarea, prin
încărcare cu aliaje dure: sudură, curent de înaltă frecvenţă (CIF), jet de plasmă, metalizare,
procedee galvanice (cromarea, oţelirea, nichelarea), prin depunere sau pulverizare de materiale
polimerice.
2.4 Materiale şi tehnologii folosite pe plan internaţional pentru construcţia brăzdarelor
În Cehia, Slovacia şi în Germania se folosesc brăzdare cu grosime variabilă la care
îngroşarea materialului este uniformă pe o zonă de-a lungul tăişului. Acest aspect este important
pentru analiza structurală, în primul rând pentru modelarea geometrică, aceea care trebuie să
modeleze corpul. O suprafaţă cu grosime variabilă, pentru apropiere de realitate este mai bine să
fie modelată 3-dimensional. Totuşi, un model 2-dimensional este mai simplu, dar în acest caz
trebuie delimitate portiuni cu grosimi diferite dar constante, ceea ce conduce la dicontinuităţi în
grosime şi conduce la aşteptărea apariţiei unor dicontinuităţi în câmpurile mărimilor de stare
(deplasarea relativă, deformaţia specifică şi tensiunea). Sunt posibile astfel şi concentrări de
tensiuni care, în realitate nu există.
Brăzdare cu acest profil din material similar oţelului OLC 55 au fost importate din Cehia şi
folosite în locul brăzdarelor din profil periodic, fiabilitatea lor fiind similară. În schimb masa
brăzdarului a crescut cu circa 26% ceea ce conduce la un consum mai mare de material la nivelul
întregii economii.
Firma John Deere (SUA) fabrică pluguri cu brăzdare având grosime variabilă asemănătoare
celor din profil periodic folosite în România. Brăzdarele sunt executate din oţel similar mărcilor
OSC 10 şi sunt obţinute prin matriţare individuală fiind apoi călite şi revenite, rezultând o duritate
de 43 - 50 HRC. Tratamentele se iau implicit în considerare cănd se face modelarea matematică a
structurii, prin introducerea caracteristicilor de material corespunzătoare. Totuşi dacă tratamentul
este superficial (de suprafaţă) efectele în analiza structurală sunt greu de simulat pentru că stratul
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
25
tratat, având caracteristici diferite de restul materialului, este foarte subţire în compraţie cu
grosimea plăcii care modelează brăzdarul şi dificil de introdus, putând conduce la unele erori în
calcul.
Firma RABE-WERK fabrică brăzdare matriţate bucată cu bucată din oţel de scule, călite pe
o zonă de circa 35 mm de-a lungul tăişului şi pe o zonă mai lată (cca. 80 mm) la vârful brăzdarului.
În paralel firma RABE-WERK fabrică şi brăzdare cu tăiş şi vârf executate din oţeluri rezistente la
uzare ataşate prin sudură la un brăzdar de bază. Aceeaşi firmă utilizează în construcţia brăzdarelor
materialul Rabid, un oţel aliat cu wolfram şi crom care îi conferă rezistenţă la uzură. Depunerea
acestui material se face prin imersiune la 14000C iar călirea se face ulterior, pentru a evita efectele
negative ale operaţiei de depunere a stratului dur asupra calităţii metalului de bază.
Firma FRANK fabrică brăzdare matriţate cu vârf îngroşat din oţel aliat cu bor, tratat termic
pentru o duritate minimă corespunzătoare la o rezistenţă la rupere de cca. 160 daN/mm2 (aprox. 50
HRC).
Firma AGRICARB fabrică brăzdare din oţel tratat cu tăişul şi vârful sudate din oţel placat
cu carbură de wolfram.
Firma KVERNELAND publică doar rezultatele testării privind uzura materialelor folosite în
construcţia brăzdarelor şi a cormanelor la Universitatea ULTUNA din UPSLA, care apreciază, în
medie, o rezistenţă la uzare cu 20% mai ridicată faţa de materialele obişnuite.
Firma KUHN-HUARD simbolizează oţelul omologat pentru construcţia vârfului brăzdarului
Marathon şi pentru construcţia cormanei Triplex.
În Ungaria se practică încărcarea brăzdarelor pe partea posterioară în zona tăişului şi
vârfului cu electrozi cu mangan (EF Mn 14), urmată de călire în următoarele secvenţe:
-încărcarea părţii din spate a brăzdarului după o încălzire prealabilă a acestuia la 800-9000C pentru
încărcarea unui brăzdar fiind necesare trei încălziri;
-forjarea părţii încărcate la temperatura de 1000 - 11000C;
-călirea normală a brăzdarului.
2.5 Materiale şi tehnologii folosite în România pentru construcţia sculelor de lucrat solul
Brăzdarele fabricate la noi în ţară sunt confecţionate din tablă groasă STAS 437-73,OLC 60.
Brăzdarele cu grosime variabilă, având secţiunea îngroşată la partea anterioară, se execută din OLC
55 STAS 880-66, laminat cu profil periodic.
Brăzdarele se tratează termic prin călire şi revenire, duritatea în zona tratată termic să fie de
440-653 HB iar în zona netratată termic de 302+5 HB.
Cormanele plugurilor se confecţionează din următoarele materiale:
-tablă specială triplex, la care oţelul straturilor exterioare are următoarea compoziţie chimică;0,4-
0,48 %C, max 0,35 % Si, L-l,2 % Mn, S şi P max.0,07;
-tablă de oţel siliciu-crom-vanadiu, cu următoarea compoziţie chimică: 0,35 %C; 1,5-1,8 %Si; 0,7-
0,9 %Mn; 0,4-0,5 % Cr; 0,15-0,25 %V, S şi P max.0,07 %;
-tablă din OLC-10 sau OLC 16 (conform indicaţiei STAS 1600/1-79).
Cormanele se tratează termic prin călire şi revenire, structura obţinută fiind formată din
martensită fin aciculară, în fază de descompunere. Duritatea după tratament a cormanelor din tablă
triplex trebuie să fie de 550 + 50 HB, iar a celor executate din oţel Si-Cr, V, de 500 + 50 HB. Pentru
cormanele executate din OLC-10,OLC 16, duritatea trebuie să fie de 550 + 50 HB iar grosimea
stratului de cementare va fi de l,2-l,8 mm. În urma cementării prezenţa reţelei de cementită
secundară nu este admisă.
Discurile maşinilor cu discuri, conform STAS 88858-82, se execută din tablă STAS 457-80
/65 Mn 10 STAS 791-80 sau din alt oţel cu proprietăţi echivalente (90 M 4,65Q, ARC 6).
Discurile se tratează termic pe toată suprafaţa sau pe o zonă inelară, periferică, până la
maximum jumătatea razei acestora. Duritatea pe această zonă, pe o adâncime de cel puţin 0,8 mm,
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
26
după tratamentul termic, trebuie să fie de 35-45 HRC. În zona netratată discul trebuie să aibă o
duritate de maximă cu valoarea 20 HRC.
Cuţitele de cultivator se execută din OLC 15, STAS 880-66, oţel manganos cu aproximativ
1% Mn (65 Mnl0).
În cazul fabricării cuţitelor din OLC 45, zona tăişului se durifică prin depunerea unui strat de
aliaj dur, rezistent la uzură, pe o parte a lamei, pe lăţimea indicată în desene cu linie punct subţire.
În cazul executării cuţitelor din oţel manganos, nu mai este necesară depunerea stratului
rezistent la uzură, acest strat apare în urma tratamentului termic aplicat.
În tabelul 1 sunt prezentate materialele folosite la noi şi tratamentele termice recomandate ,
pentru scule de lucrat în sol.
Tabelul 1 Materiale şi tratamente termice recomandate pentru scule de lucrat în sol.
Nr.
crt.
Tipul organului
de lucru Material
Tratamentul termic
recomandat
Duritatea HB
(sau HRC)
Tratament Temperatura
de Revenire
Zona
călită
Zona
necălită
1. Brăzdare de plug OLC 60
OLC 55
Călire locală
(20-45) mm
1073-
1093
573-623
523-773
440-601
(47-59) 302
2.
Brăzdare maşini de
recoltat cartofi şi
recoltat sfeclă
OLC 45
OLC 50
Călire locală
(20-35)mm 1093-1113 673-723 350-492 250
3. Cormană de plug
Tablă
triplex;
OLC 10
OLC 16
Cementare
1173-
1193 K
1,5-2,2 mm
1073-
1093 673-753 550
4.
Cuţite pentru
Cultivatoare, cuţite
freză
OLC 45
65 G
70 G
Călire locală
(20-25)mm
1073-1103
1093-1113
573-
673 (50-56)
190-
220
5.
Discuri (grape cu
discuri, semănători,
marcatoare, pluguri
cu discuri org.
bilonare)
65 M10
65 G
OL 60
90 M4
ARC 6
Călire sau
călire locală 1073-1103
Răcire
în baie
iz.
638-648
350-
450
(35-45)
352
6 Dinţii grapelor OLC 65
ARC 6
1093-
1113
1073-
1103
523-
573
400-
500 280
7 Dinţii grapelor
OLC 45
OL 50
OL 60
Călire locală
Călire vârf
în apă
1073-
1093
523-
573
350-
500
8 Cuţite pentru
burghie
OLC 45
OLC 60 Călire
1073
1093
9. Brăzdare semănători FC 20 Călire vârf în
apă
2.6 Duze pentru maşini de stropit
Pe lângă materialul clasic, alamă, la fabricarea duzei, care constituie piesa principală a
pulverizatorului şi care este supusă în mod excesiv uzurii se folosesc materiale cu rezistenţă mare la
uzură, cum ar fi oţelul inoxidabil, materialele plastice şi materiale ceramice respectiv carburi
metalice (oxid de aluminiu).
Îndeosebi folosirea apei cu impurităţi mecanice (nisip) la prepararea soluţiilor, provoacă
uzura prematură a duzei. Prin aceasta se măreşte secţiunea orificiului calibrat (fig. 2) şi debitul
duzei creşte peste limitele admise, corespunzătoare unui tratament uniform şi de calitate (conform
ISO 5682: + 5%).
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
27
Fig. 2 Comparaţie între secţiunea orificiului la o duză nouă (a) şi la o duză cu orificiul mărit prin uzură (b).
Sursă: fotografie documentară LECHLER, material de cercetare furnizat de Kramer (Universitatea Hohenheim)
Deosebit de rezistente la uzură sunt duzele cu orificiu calibrat din material ceramic (fig. 3).
Datorită faptului că materialul ceramic este sensibil la solicitări mecanice (şoc), piesa de uzură
(orificiul calibrat) din material ceramic este protejată cu o manta din material plastic (fig. 4).
Fig. 3 Comparaţie între modificarea debitelor prin uzură la o duză din material ceramic (ALBUZ APE) şi alte duze de
calibrul 04. Măsurători conform ISO 5682/1. Sursă: după prospectul firmei Desmarquest .
Fig. 4. Modele de duze hidraulice din material ceramic cu manta din material plastic de fabricaţie ALBUZ. Sursă:
fotografie documentară a firmei Desmarquest .
TEMA 2 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
28
2.7 Modelarea materialelor compozite şi nanomaterialelor în programele de analizã
structuralã
Programele de analiză structurala au elemente finite speciale pentru discretizarea
materialelor compozite (modele macrostructurale). Aceste elemente sunt descrise prin proprietăţi
fizice diferite pe direcţii diferite (de exemplu moduli de elasticitate sau coeficienţi Poisson cu
valori diferite pe direcţii diferite). De asemenea elementele finite care modelează materiale
compozite admit mai multe straturi de material fiecare cu proprietăţi diferite sau cu orientări diferite
ale fibrelor de exemplu. În modelarea elementelor de structuri mecanice sau de altă natură,
construite din materiale compozite, trebuie folosite în primul rând aceste elemente finite pe care
programele de analiză structurală le pun la dispoziţie.
O altă modalitate de introducere a materialelor compozite este modelarea (microstructurală)
prin elemente finite cu proprietăţi obişnuite de diverse tipuri, cuplate între ele: fire elastice sau
elastoplastice în matrici de plăci sau corpuri tridimensionale având proprietăţi fizice alese de
modelator. Acest mod de a rezolva problema este situat la nivel microscopic şi, în general consumă
un mare număr de elemente finite şi cere o mare capacitate de calcul şi stocare calculatorului şi
programului. Prin acest mod de abordare se pot studia efecte locale de cedare, efectele unor defecte
în material, se poate estima un comportment global al materialului prin simularea unor teste clasice
ale materialelor: întindere, încovoiere, torsiune, rezultatele introducându-se apoi într-un model fără
materiale compozite sau cu elemente finite de tip macroproprietãţi cum sunt cele specificate mai
înainte.
În ceea ce priveşte nanomaterialele sau compozitele nanomateriale, acestea vor fi modelate
prin elemente finite obişnuite sau pentru materiale compozite, având grijă să se introducă
caracteristicile elastice sau plastice corecte ale acestora, eventual găsite în baze de date.
De reţinut: 1) Definiţii: material composite, nanomateriale, alte material noi;
2) Exemple de utilizare a materialelor noi la fabricarea echipamentelor şi maşinilor
agricole şi în industria alimentară;
3) Modelarea structurală a materialelor compozite;
4) Modelarea structurală a nanomaterialelor;
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
29
PROCESAREA REZULTATELOR ŞI ÎNTOCMIREA PĂRŢILOR
ELEMENTARE ALE RAPOARTELOR DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ
3.1 Generalităţi
Procesarea (prelucrarea) datelor rezultate în urma efectuãrii unor analize structurale este, de
multe ori o problemã de rutină. Aceasta este situaţia mai ales atunci când analiza este una obişnuită,
la rândul ei, una de rutină (o simplã verificare la rezistenţã, calcul frecvenţelor proprii, calculul de
stabilitate, obosealã, etc.). În aceste cazuri rezultatele sunt puţine în raport cu analizele complexe
(de exemplu în domeniul neliniar, dinamice, optimizare). Prin postprocesare sau procesarea
rezultatelor analizei structurale se înţelege extragerea datelor din programul de analiză, organizarea
lor într-o formă stabilită sau cerută, eventual şi deducerea prin calcule simple a altor rezultate pe
care programul de analiză nu le dă explicit.
În cazul primelor analize, în general, rezultatele constau în fişiere conţinând principalele
mãrimi de stare în structurã: câmpul vectorial al deplasãrii relative (deformaţia structurii),
câmpurile tensoriale ale deformaţiei specifice şi tensiunii (Cauchy), lista primelor n frecvenţe
proprii ale structurii, valoarea criticã la care structura poate pierde stabilitatea (flambaj), numãrul
de cicluri de solicitare date pânã la cedare prin obosealã. Din aceste date, la cerere, programele
furnizeazã volorile extreme ale fiecãrei mãrimi scalare, valorile unor combinaţii de mãrimi care se
folosesc în criteriile de rezistenţã pentru a lua decizii, hãrţi color ale distribuţiei mãrimilor de stare
în structura, cu ajutorul cãrora se localizeazã mai uşor punctele având valori extreme ale vreuneia
dintre mãrimile de stare.
3.2 Exemplu de procesare a rezultatelor analizei structurale
Un exemplu de structurã de fişier de ieşire, pentru cea mai simplã dintre tipurile de analizã,
analiza staticã liniarã (care de cele mai multe ori include verificarea la rezistenţã), efectuatã pentru
cultivatorul CPA – 5.6, proiectat la INMA, este datã în continuare:
Element group data
------------------
Element group number= 1
Element name:
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Type of beam element = . . . . . . . . . . . . . 0
EQ. 0 ; Symmetric beam element
EQ. 1 ; Unsymmetric beam element
EQ. 2 ; Symmetric tapered beam element
Element group number= 2
Element name:
SHELL4 Four node thin shell elements
Type of Shell element= . . . . . . . . . . . . . 2
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
30
EQ. 0 ; QUAD 2 element
EQ. 1 ; QUAD 4 element
Real constant data
------------------
Real constant set 1
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.70600E-03
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.18110E-06
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.18110E-06
Depth of beam (y-axis) = 0.50000E-01
Width of beam (z-axis) = 0.50000E-01
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 2
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.22400E-02
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.20150E-05
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.20150E-05
Depth of beam (y-axis) = 0.80000E-01
Width of beam (z-axis) = 0.80000E-01
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 3
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.17840E-02
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.26400E-05
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.26400E-05
Depth of beam (y-axis) = 0.10600
Width of beam (z-axis) = 0.60000E-01
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 4
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.17840E-02
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.10400E-05
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.10400E-05
Depth of beam (y-axis) = 0.60000E-01
Width of beam (z-axis) = 0.10600
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
31
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 5
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.48000E-03
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.25600E-08
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.14400E-06
Depth of beam (y-axis) = 0.60000E-01
Width of beam (z-axis) = 0.80000E-02
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 6
Associated with :
BEAM3D Three dimensional Elastic Beam elements
Area = 0.12500E-02
Moment of Inertia about element Y-axis = 0.63800E-06
Moment of Inertia about element Z-axis = 0.63800E-06
Depth of beam (y-axis) = 0.60000E-01
Width of beam (z-axis) = 0.60000E-01
End release code (I-node) [000000] = 0
End release code (J-node) [000000] = 0
Moment of inertia about element x-axis = 0.00000
Shear factor in the element y-axis = 0.00000
Shear factor in the element z-axis = 0.00000
Temp. difference in the element y-axis = 0.00000
Temp. difference in the element z-axis = 0.00000
Orientation angle = 0.00000
Torsion const for max shear stress = 0.00000
Real constant set 7
Associated with :
SHELL4 Four node thin shell elements
Thickness of the plate = 0.80000E-02
Temperature Gradient = 0.00000
Material propery data
---------------------
Material property set 1
Value Temp curve no.
EX : X Elastic Modulus 0.21000E+12 0
NUXY : Poisson Ratio 0.30000 0
DENS : Mass Density 7850.0 0
Nodal input data
----------------
NODE BOUNDARY CONDITION CODES NODAL POINT COORDINATES
(0 = FREE ; 1 = FIXED) -----------------------------------------
X Y Z XX YY ZZ X Y Z
1 0 0 0 0 0 0 0.00000 0.71526E-07 0.47088E-07
2 0 0 0 0 0 0 1.1500 0.00000 0.00000
3 0 0 0 0 0 0 0.33200E-01 0.00000 0.00000
4 0 0 0 0 0 0 0.66400E-01 0.00000 0.00000
5 0 0 0 0 0 0 0.99600E-01 0.00000 0.00000
6 0 0 0 0 0 0 0.13280 0.00000 0.00000
7 0 0 0 0 0 0 0.16600 0.00000 0.00000
8 0 0 0 0 0 0 0.19920 0.00000 0.00000
9 0 0 0 0 0 0 0.23240 0.00000 0.00000
10 0 0 0 0 0 0 0.26560 0.00000 0.00000
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
32
……………………………………………………………………
734 0 0 0 0 0 0 0.00000 -0.80000E-01 -0.16385
735 0 0 0 0 0 0 0.00000 0.40000E-02 -0.11470
736 0 0 0 0 0 0 0.00000 0.88000E-01 -0.65550E-01
Element input data
------------------
ELEM EGRP MP REAL ECS NODE 1 NODE 2 NODE 3 NODE 4 NODE 5 NODE 6
NODE 7 NODE 8 NODE 9 NODE10 NODE11 NODE12
NODE13 NODE14 NODE15 NODE16 NODE17 NODE18
NODE19 NODE20
1 1 1 2 -1 1 3 13
2 1 1 2 -1 3 4 13
3 1 1 2 -1 4 5 13
4 1 1 2 -1 5 6 13
5 1 1 2 -1 6 7 13
6 1 1 2 -1 7 8 13
7 1 1 2 -1 8 9 13
8 1 1 2 -1 9 10 13
9 1 1 2 -1 10 11 13
10 1 1 2 -1 11 12 13
…………………………………………………………….
711 2 1 7 -1 730 630 629 733
712 2 1 7 -1 719 731 734 724
713 2 1 7 -1 731 732 735 734
714 2 1 7 -1 732 733 736 735
715 2 1 7 -1 733 629 628 736
Centrifugal and gravity loading information
-------------------------------------------
Load Case Number = 1
Acceleration in the X-direction = 0.00000
Acceleration in the Y-direction = -9.8100
Acceleration in the Z-direction = 0.00000
Concenterated nodal loads corresponding to load case number = 1
----------------------------------------------------------------
NODE CS FX FY FZ MX MY MZ
465 0 -350.0
476 0 -350.0
486 0 -350.0
496 0 -350.0
506 0 -350.0
516 0 -350.0
526 0 -350.0
536 0 -350.0
546 0 -350.0
Nodal load vector corresponding to load case number = 1 ---------------------------------------------------------
NODE FX FY FZ MX MY MZ
1 -0.7811E-21 -3.067 -0.2912E-21 -0.2407E-07 -0.1034E-24 -0.1584E-01 2 0.0000 -5.585 0.0000 0.0000 0.0000 -0.1363E-01
3 -0.7811E-21 -5.727 0.2647E-22 0.2247E-07 0.1034E-24 -0.1490E-07
4 0.0000 -5.727 0.0000 0.0000 0.0000 0.2235E-07 5 0.0000 -5.727 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
……………………………………………………………………………..
622 0.0000 -2.846 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 623 0.0000 -2.846 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
624 0.0000 -2.846 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
625 -0.5551E-16 -2.846 0.0000 -0.2841E-07 0.0000 0.0000 626 0.0000 -2.846 0.0000 0.5681E-07 0.2168E-18 0.0000
627 0.0000 0.0000 0.0000 -0.4912E-02 -0.2168E-18 0.0000
C O N T R O L I N F O R M A T I O N
NUMBER OF LOAD CASES . . . . . . . . . . . (NLCASE) = 1 SOLUTION MODE . . . . . . . . . . . . . . . (MODEX) = 0
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
33
EQ. 0, STATIC ANALYSIS
EQ. 1, BUCKLING ANALYSIS
EQ. 2, DYNAMIC ANALYSIS THERMAL LOADING FLAG . . . . . . . . . . . .(ITHERM) = 0
EQ. 0, NO THERMAL EFFECTS CONSIDERED
EQ. 1, ADD TEMPERATURE EFFECT GRAVITY LOADING FLAG . . . . . . . . . . . .(IGRAV) = 1
EQ. 0, NO GRAVITY LOADING CONSIDERED
EQ. 1, ADD GRAVITY LOADING EFFECT CENTRIFUGAL LOADING FLAG . . . . . . . . . .(ICNTRF) = 0
EQ. 0, NO CENTRIFUGAL LOADING CONSIDERED
EQ. 1, ADD CENTRIFUGAL LOADING EFFECT IN-PLANE STIFFENING FLAG . . . . . . . . . .(INPLN) = 0
EQ. 0, NO IN-PLANE EFFECTS CONSIDERED
EQ. 1, IN-PLANE EFFECTS CONSIDERED SOFT SPRING ADDITION FLAG . . . . . . . . . (ISOFT) = 0
EQ. 0, NO SOFT SPRING OPTION
EQ. 1, SOFT SPRING ADDED
SAVE DECOMPOSED STIFFNESS MATRIX FLAG . . . (ISAVK) = 0
EQ. 0, DO NOT SAVE DECOMPOSED K EQ. 1, SAVE DECOMPOSED K
FORM STIFFNESS MATRIX FLAG . . . . . . . . .(IFORMK) = 0 EQ. 0, FORM STIFFNESS MATRIX
EQ. 1, USE EXISTING DECOMPOSED STIFFNESS MATRIX
SPIN SOFTENING FLAG . . . . . . . . . . . . (ISPIN) = 0
EQ. 0, NO SPIN SOFTENING EFFECTS CONSIDERED
EQ. 1, SPIN SOFTENING EFFECTS CONSIDERED INERTIA RELIEF FLAG . . . . . . . . . . . .(IFORMK) = 0
EQ. 0, NO INERITA RELIEF EFFECTS CONSIDERED
EQ. 1, INERITA RELIEF EFFECTS CONSIDERED RIGID CONNECTIONS FLAG . . . . . . . . . . (IRIGID) = 0
EQ. 0, HINGE CONNECTIONS BETWEEN SOLIDS & SHELLS
EQ. 1, RIGID CONNECTIONS BETWEEN SOLIDS & SHELLS
T O T A L S Y S T E M D A T A
NUMBER OF EQUATIONS . . . . . . . . . . . . . .(NEQ) = 4335 NUMBER OF MATRIX ELEMENTS . . . . . . . . . . .(NWK) = 167439
MAXIMUM HALF BANDWIDTH . . . . . . . . . . . . (MK ) = 744
MEAN HALF BANDWIDTH . . . . . . . . . . . . . .(MM ) = 38 NUMBER OF ELEMENTS. . . . . . . . . . . . . . .(NUME) = 715
NUMBER OF NODAL POINTS. . . . . . . . . . . . .(NUMNP)= 736
ADJUSTED BLOCK SIZE . . . . . . . . . . . . . .(MTBLK)= 167440 EXTRA MEMORY AVAILABLE (in 8-byte words) . . .(XMTBLK)= 69529808
NUMBER OF STIFFNESS BLOCKS. . . . . . . . . . (NBLK) = 1
MAXIMUM DIAGONAL STIFFNESS MATRIX VALUE = .387466E+14 ( 1889)
MINIMUM DIAGONAL STIFFNESS MATRIX VALUE = .123256E+05 ( 3836)
1 -------------------------------------------------------------------------
| M A S S M O M E N T I N F O R M A T I O N |
|-----------------------------------------------------------------------| |MASS .256969E+03 |VOLUME .327350E-01 |WEIGHT .252087E+04 |
|-----------------------------------------------------------------------|
| MASS MOMENT OF INERTIA W.R.T. C.G. | |-----------------------------------------------------------------------|
|IX .164667E+02 |IY .122135E+04 |IZ .121641E+04 |
|-----------------------------------------------------------------------| | MASS PRODUCT OF INERTIA W.R.T. C.G. |
|-----------------------------------------------------------------------|
|PXY .233076E+02 |PXZ .186888E+00 |PYZ -.571672E+00 | |-----------------------------------------------------------------------|
| RADII OF GYRATION W.R.T. C.G. |
|-----------------------------------------------------------------------| |RX .253141E+00 |RY .218011E+01 |RZ .217570E+01 |
|-----------------------------------------------------------------------|
| CENTER OF GRAVITY | |-----------------------------------------------------------------------|
|CGx .295646E+01 |CGy -.315322E-01 |CGz .937175E-01 |
|-----------------------------------------------------------------------| | PRINCIPAL MASS MOMENT OF INERTIA |
|-----------------------------------------------------------------------|
|P1 .122186E+04 |P2 .121635E+04 |P3 .160159E+02 | |-----------------------------------------------------------------------|
| PRINCIPAL RADII OF GYRATION | |-----------------------------------------------------------------------|
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
34
|R1 .218057E+01 |R2 .217565E+01 |R3 .249652E+00 |
|-----------------------------------------------------------------------|
| PRINCIPAL AXES (DIRECTION COSINES IN ROWS W.R.T C.G) | |-----------------------------------------------------------------------|
|N_11 .192104E-01 |N_12 -.994290E+00 |N_13 -.104973E+00 |
|-----------------------------------------------------------------------| |N_21 .221128E-02 |N_22 -.103450E+00 |N_23 .994632E+00 |
|-----------------------------------------------------------------------|
|N_31 -.999812E+00 |N_32 -.193394E-01 |N_33 .211340E-03 | -------------------------------------------------------------------------
Note: In the above table, WEIGHT is computed based on the user defined acceleration for the first active Load Case
************************************************************************ * R E S P O N S E P R I N T O U T (LOAD CASE 1) *
************************************************************************
STATUS OF THERMAL EFFECTS FOR THIS LOAD CASE: ---------------------------------------------
- Thermal flag is off (no thermal effect)
D I S P L A C E M E N T S
NODE X-DISPL. Y-DISPL. Z-DISPL. XX-ROT. YY-ROT. ZZ-ROT. 1 -1.19063E-03 4.11328E-04 -7.18062E-04 6.23678E-03 -2.83693E-04 -1.19676E-02
2 -1.16576E-03 -1.32862E-02 -4.04174E-04 1.18544E-02 -3.05120E-04 -1.09723E-02
3 -1.18991E-03 1.31224E-05 -7.08694E-04 6.41953E-03 -2.80702E-04 -1.20198E-02 4 -1.18919E-03 -3.86722E-04 -6.99421E-04 6.60228E-03 -2.77925E-04 -1.20664E-02
5 -1.18848E-03 -7.88022E-04 -6.90237E-04 6.78503E-03 -2.75363E-04 -1.21074E-02
…………………………………………………………………………………………………… 732 -1.06559E-03 9.35004E-04 -6.83961E-04 1.90225E-03 -2.05176E-03 -2.46649E-03
733 -1.01086E-03 7.12730E-04 -2.83145E-04 2.17059E-03 -1.58217E-03 -1.56379E-03
734 -1.03526E-03 1.25814E-03 -1.13476E-03 1.67137E-03 -4.51630E-03 -2.22368E-03 735 -1.04034E-03 1.01322E-03 -7.03564E-04 1.84180E-03 -2.37720E-03 -2.23045E-03
736 -9.87854E-04 7.58573E-04 -2.52210E-04 2.07895E-03 -1.54472E-03 -1.72120E-03
MINIMUM/MAXIMUM DISPLACEMENTS
NODE 704 506 704 604 613 212 MIN. -1.94695E-03 -4.01101E-02 -1.60913E-03 -2.36187E-03 -5.07205E-03 -1.31911E-02
NODE 335 724 321 476 627 384 MAX. 6.15644E-05 1.50952E-03 3.98634E-03 2.21037E-02 2.58424E-03 1.34210E-02
MAXIMUM RESULTANT DISPLACEMENT
NODE 506
MAX. 4.01359E-02
TOTAL STRAIN ENERGY. . . . . . . . . . . = .688058E+02
R E A C T I O N F O R C E F O R L O A D C A S E N O. 1
NODE CSYS Fx Fy Fz Mx My Mz
384 0 -168.3 2379. -.6935 ---------- ---------- ----------
613 0 87.97 401.0 1930. ---------- ---------- ---------- 627 0 80.31 2891. -1929. ---------- ---------- ----------
FOR REQUESTED (Global Cartesian Coord. System) NODES FX FY FZ MX MY MZ
Total React. .5704E-06 .5671E+04 -.3126E-05 .0000E+00 .0000E+00 .0000E+00
S O L U T I O N T I M E L O G I N S E C
FOR PROBLEM TIME FOR INPUT PHASE . . . . . . . . . . . . . . = 0
TIME FOR CALCULATION OF STRUCTURE STIFFNESS MATRIX= 0
TRIANGULARIZATION OF STIFFNESS MATRIX . . . . . . = 0 TIME FOR LOAD CASE SOLUTIONS . . . . . . . . . . = 0
TIME FOR REACTION/GRID FORCE BALACE . . . . . . . = 0
T O T A L S O L U T I O N T I M E . . . . . = 0
S T R E S S E V A L U A T I O N FOR S T A T I C A N A L Y S I S
************************************************************************
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
35
* S T R E S S P R I N T O U T (LOAD CASE 1) *
************************************************************************
STATUS OF THERMAL EFFECTS FOR THIS LOAD CASE:
---------------------------------------------
- Thermal flag is off (no thermal effect)
**** NOTE: <STRESS PRINT FLAG IS OFF> ****
F O R T O P F A C E:
MINIMUM/MAXIMUM AVG. NODAL STRESSES
SIGMA-X1 SIGMA-X2 SIGMA-X3 TAU-X12 TAU-X13 TAU-X23
NODE 1 200 687 1 1 688
MIN. .0000 -.1884E+09 -.1249E+09 .0000 .0000 -.7076E+08
NODE 1 556 696 1 1 200
MAX. .0000 .1506E+09 .9969E+08 .0000 .0000 .7340E+08
MAXIMUM NODAL VON MISES STRESS
NODE 736
MAX. .2069E+09
F O R B O T T O M F A C E:
MINIMUM/MAXIMUM AVG. NODAL STRESSES
SIGMA-X1 SIGMA-X2 SIGMA-X3 TAU-X12 TAU-X13 TAU-X23
NODE 1 1 701 1 1 200
MIN. .0000 -.1205E+09 -.8860E+08 .0000 .0000 -.6410E+08
NODE 1 200 709 1 1 556
MAX. .0000 .1192E+09 .8820E+08 .0000 .0000 .8816E+08
MAXIMUM NODAL VON MISES STRESS
NODE 736
MAX. .1701E+09
E R R O R E S T I M A T I O N
(for requested elements)
Total Strain Energy (TSE) = .688058E+02
Total Error Energy (TEE) = .774918E+01
Ave. Percentage Error (APE) = .230889E+02
( APE = sqrt (TEE/(TSE*2. + TEE)) * 100. )
Pentru raportul analizei, se poate da întregul conţinut al fişierului de ieşire, dar, de cele mai
multe ori beneficiarii nu au nevoie decât de cel mult 5 – 10 % din aceste informaţii. Specialiştii
CAD vor stabili datele selectate pentru raport din aceste rezultate, având în vedere că multe
informaţii au caracter tehnic referitor la analiza însãşi.
Pentru analiza frecvenţelor proprii ale structurii, programul de analiză structurală furnizează
din nou un fişier mare din care însã un numãr mic de date intereseazã strict proiectarea. Am selectat
o mulţime de astfel de date mai jos:
S O L U T I O N P A R A M E T E R S
NUMBER OF EIGENVALUES. . . . . . . . . . (NFR)= 10
MASS TYPE: 1-LUMPED,2-CONSISTENT. . . . (MASS)= 1
MODE SHAPE PRINT FLAG. . . . . . . . . (MPRNT)= 1
INTERMEDIATE SOLUTION PRINT FLAG . . . .(IFPR)= 0
STURM SEQUENCE CHECK FLAG. . . . . . . .(IFSS)= 0
MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS . . . . . (ITMAX)= 16
FREQUENCY SHIFT FLAG . . . . . . . . . (IFRSH)= 0
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
36
FREQUENCY SHIFT. . . . . . . . . . . . .(FRSH)= .0000000E+00
CONVERGENCE TOLERANCE. . . . . . . . . .(RTOL)= .1000000E-04
COMPOSITE MODAL DAMPING CALC. FLAG . . .(IMDC)= 0
MODAL ACCELERATION FLAG. . . . . . . . .(IMAM)= 0
Fig. 1 Reprezentãri grafice care pot fi introduse în raportul analizei statice: a- geometria structurii nedeformate, b-
discretizarea, rezemarea şi încãrcarea, c- forma deformatã a structurii (la o scarã ce o face vizibilã), rezultatã în urma
anlizei, d- harta vectorialã a deplasãrii rezultante relative în structurã, e- harta tensiunii echivalente pe structura
nedeformatã, f- harta tensiunii echivalente (Von Mises) pe structura deformatã.
CONVERGENCE REACHED FOR RTOL .1000E-04
F R E Q U E N C Y A N A L Y S I S
by
S U B S P A C E A L G O R I T H M
FREQUENCY FREQUENCY FREQUENCY PERIOD
NUMBER (RAD/SEC) (CYCLES/SEC) (SECONDS)
1 .2246987E+02 .3576191E+01 .2796271E+00
2 .3277933E+02 .5216992E+01 .1916813E+00
3 .8515431E+02 .1355273E+02 .7378587E-01
4 .9809345E+02 .1561206E+02 .6405306E-01
5 .1200237E+03 .1910236E+02 .5234955E-01
6 .1907660E+03 .3036135E+02 .3293661E-01
7 .2035648E+03 .3239835E+02 .3086577E-01
8 .3244575E+03 .5163902E+02 .1936520E-01
9 .3424650E+03 .5450500E+02 .1834694E-01
10 .3540691E+03 .5635185E+02 .1774565E-01
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
37
Deşi formele deformate ale structurii pe fiecare mod propriu corespunzãtor celor 10
frecvenţe proprii cerute în analiza datã ca exemplu se dau în fişiere numerice în cele 736 de noduri,
se recomandã ca aceste forme, dacã se dau în raport sã se dea numai sub forma graficã şi numai în
cazuri excepţionale (în care se intuieşte un fenomen vibratoriu important) sã se dea numeric. Sub
forma graficã, primele patru moduri de vibraţie proprie ale structurii apar în fig. 2.
Fig. 2 Formele deformate ale structurii la vibratie in primele patru moduri proprii.
În mod similar rezultã setul de date aferent analizei stabilitaţii structurii (flambaj). În acest
caz (structura prezentatã), flambajul (pierderea stabilitãţii apare în cazul în care forţele de încarcare
se aplicã în sens contrar celor corespunzãtoare ipotezelor inginereşti şi au valoare de aproape 8 ori
mai mare decât cea consideratã maximã de proiectant. Datele corespunzãtoare problemei stabilitãţii
structurii sunt cele de mai jos.
M O D E S H A P E N O . 1
NODE X-DISPLACEMENT Y-DISPLACEMENT Z-DISPLACEMENT X - ROTATION Y - ROTATION Z -
ROTATION
1 -.4121662E-02 -.2062993E-04 .9349718E-04 .1550212E-03 -.3820370E-01 .2286038E-03
2 -.4124955E-02 .3059752E-03 .4274778E-01 .1516723E-02 -.3437758E-01 .2562147E-03
3 -.4121759E-02 -.1290970E-04 .1362312E-02 .1943496E-03 -.3822961E-01 .2364007E-03
.................................................................................................................................................................................... .
734 .3537873E-02 .2219198E-03 -.1353403E-03 .1077971E-03 .1365829E-01 .6450010E-02
735 .3561316E-02 .1941485E-03 -.8585412E-04 .1221505E-03 .6603193E-02 .6713744E-02
736 .3336209E-02 .1673212E-03 -.3821127E-04 .9750659E-04 .3309258E-02 .5690974E-02
EIGENVALUE EIGENVALUE
NUMBER
1 -.7858282E+01
M O D E S H A P E N O . 1
NODE X-DISPLACEMENT Y-DISPLACEMENT Z-DISPLACEMENT X - ROTATION Y - ROTATION Z -
ROTATION
1 .4214917E-03 -.1167170E-04 .1795068E-04 -.7588205E-04 .5446269E-02 .2575339E-02
2 .4027107E-03 .1868588E-02 -.4929538E-02 .1420521E-04 .3147169E-02 .9453192E-03
3 .4209494E-03 .7271162E-04 -.1618006E-03 -.7328120E-04 .5382079E-02 .2508173E-02
.............................................................................................................................
734 -.8699593E-02 -.2929419E-04 .2675209E-04 -.1971542E-04 .1052461E+00 .7824280E-01
735 -.6407730E-02 -.2407741E-04 .1770130E-04 -.2295128E-04 .1037971E+00 -.3700636E-02
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
38
736 -.1824655E-02 -.1875557E-04 .8444801E-05 -.2722079E-04 .4184457E-01 -.1480830E-01
Fig. 3 Forma deformata a structurii la pierderea stabilitatii.
O categorie aparte de rezultate sunt cele în care se verificã la rezistenţã o structurã în epoca clasicã a
rezistenţei materialelor, în termeni de forţe tãietoare şi momente încovoietoare şi de torsiune.
Programele de analizã structuralã pot da şi valorile şi diagramele corespunzãtoare acestui limbaj, în
special pentru cei familiarizaţi cu acesta. În fig. 4 şi 5 sunt date scurte secvenţe din lista de astfel de
date conţinuta în fişierele de date rezultate în urma rulãrii programului.
Fig. 4 O parte din fişierul care include valorile forţelor axialã, tãietoare în lungul grinzii principale de rezistenţã şi
perpendicular pe aceasta, momentul de torsiune şi momentele încovoietoare corespunzãtoare în jurul grinzii principale
şi dupã axa Oy, perpendicular pe aceasta.
În fig. 6 si 7, se dau diagramele forţelor tãietoare pe cele doua direcţii, iar în fig. 8, 9 şi 10 se
dau diagramele momentelor încovoietoare după cele douã direcţii pe fiecare barã componentã a
structurii. În fig. 11 este datã diagrama momentului de torsiune în întreaga structurã.
Toate aceste date, pot fi extrase şi organizate într-un raport conceput de autorul analizei
(specialist CAD, structuralist, etc.), de beneficiarul analizelor sau de firma în cadrul cãreia se face
analiza. Raportul trebuie sã conţinã obligatoriu : datele geometrice ale structurii în forma numericã
şi graficã, lista materialelor folosite, corespondenţa cu componentele structurii şi caracteristicile
mecanice (eventual termomecanice şi de alta naturã, funcţie de tipul de analizã) ale acestora.
Raportul va avea o forma bine stabilitã, conţinând un numãr minim de informaţii necesare pentru
luarea deciziilor de cãtre beneficiar. Stilul modern de lucru în echipã, impune ca dupã indicaţiile
specialistului CAD (structuralistului), operatorul CAD sa întocmească raportul, care apoi va fi
supervizat şi validat de specialistul CAD.
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
39
Fig. 5 Valorile fortelor taietoare si momentelor incovoietoare pe fiecare element al structurii.
Fig. 6 Diagrama fortei taietoare in lungul grinzii principale (axa Ox).
Fig. 7 Diagrama fortei taietoare perpendicular pe directia grinzii principale (axa Ox).
Fig. 8 Diagrama momentului de încovoiere în jurul axei Ox.
Programul furmizeazã automat valorime maxime şi localizarea lor în structurã pentru mãrimile de
stare : pentru deplasare, în nodul 506, cu valoarea 0.04 m, în nodul 496, cu valoarea 0.0393 m, în
nodul 505, cu valoarea 0.039 m, etc. Structura are o lungime de 7.24 m, iar sãgeata maximã
reprezinta 0.56 % din lungimea maximã a structurii. Tensiuni maxime se înregistreaza în zona
nodurilor 200, 207 MPa si 688, 167 MPa. Acestea sunt însã concentrãri de tensiuni introduse de
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
40
simplificarea modelului datoritã faptului cã se urmãrea numai verificarea sãgeţii structurii în aceasta
analizã.
Fig. 9 Diagrama momentului de incovoiere in jurul axei Ox.
Fig. 10 Diagrama momentului de incovoiere in jurul axei Oy.
Astfel de rapoarte pot fi întocmite de cãtre operatorii CAD (specialişti fãrã pregatire
superioarã), pentru toate tipurile de analizã. În general, extragerea şi organizarea datelor nu necesitã
cunoştinţe de specialitate în domeniul fenomenologiei problemelor analizate. Totuşi, întocmirea
rapoartelor în cazul analizelor complexe, din a doua categorie de tipuri de probleme, descrisã mai
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
41
sus, necesitã asistenţa specialistului CAD la întocmirea raportului şi, în primul rând, un operator
CAD cu experienţã bine consolidatã în domeniul analizei structurale. De exemplu la analizele
dinamice liniare sau neliniare timpii de raportare vor fi aleşi de specialistul CAD şi comunicaţi
operatorului pentru întocmirea raportului.
Fig. 11 Diagrama momentului de torsiune.
Forma finalã a rapoartelor de analizã şi eventualele interpretãri se vor face numai de
specialistul CAD (structuralist) împreună cu inginerii implicaţi în problemã şi numai cu asistenţa
operatorului CAD.
3.3 Procesarea elementarã a rezultatelor
Prin procesarea elementară rezultatelor se inţelege extragerea tuturor datelor necesare
interpretãrii şi construcţiei unui raport bazat exclusiv pe date pe care programul de analizã
structuralã le dã explicit. Aceste date sunt cele pe care mai sus au fost prezentate sub formã de liste.
În continuare se dã o listã cu principalele rezultate care se furnizeazã pentru analizele elementare.
1) Analiza statică:
-fişiere conţinând stãrile de deplasare relativã, deformaţie specificã şi tensiune în fiecare nod şi pe
fiecare element, numite mãrimi de stare;
-valorile extreme ale mãrimilor de stare;
-harţile distribuţiilor spaţiale a mãrimilor de stare;
2) Analiza în frecvenţe:
-lista frecvenţelor proprii (primele n, cu n selectat de beneficiar sau de structuralist);
-harta sau fişierele ce conţin valorile numerice ale stãrilor de deformaţie şi tensiune (efort unitar) în
primele n moduri proprii de vibraţie;
3) Analiza la stabilitate:
-valoarea criticã a forţei la care structura pierde stabilitatea;
-harta sau fişierele cu valorile numerice ale stãrilor de deformaţie şi tensiune (efort unitar) la
încãrcarea care produce pierderea stabilitãţii;
De reţinut: 1) Definiţia procesării rezultatelor analizei structural sau postprocesării;
2) Exemple de rezultate pentru principalele tipuri de analiză structural elementare;
3) Rezultate grafice ale programelor de analiză structurală;
4) Rezultate principale ale analizelor static, în frecvenţe şi la stabilitate;
TEMA 3 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
42
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
43
IDEALIZAREA ŞI GENERAREA GEOMETRIEI CONSTRUCŢIILOR
SPECIFICE ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU AGRICULTURĂ ŞI
INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Idealizarea geometriei modelelor structural este o problemă foarte importantã, fiind practic
primul pas al analizei, pas de reuşita căruia depind toţi ceilalţi. Modelarea geometrică trebuie să fie
în primul rând exactă, ţinând seama de principiile idealizării. Aceasta înseamnã să respecte
dimensiunile schiţei, desenului tehnic sau ale structurii reale pe care s-a facut măsurarea. Dacă
generarea modelului geometric al structurii se poate atribui în majoritatea1 cazurilor operatorului
CAD, în echipa de analiză structurala, verificarea exactităţii, care este o etapă obligatorie înainte de
a trece la următoarea etapă de analiză structurală, trebuie facută de către operatorul CAD împreuna
cu specialistul CAD, deoarece o eroare în modelul geometric se perpetueazã în toate rezultatele şi
identificatã mai târziu impune reluarea întregului proces de modelare.
4.1 Modele ideale
În acest capitol se vor da câteva exemple de structuri supuse la analiza statică liniară şi
pentru care este suficient acest nivel de modelare, precizându-se însă şi limitele de aplicabilitate a
acestei simplificări. Aceste structuri sunt în general cadre formate din bare, simetrice sau
nesimetrice. Conform [8] sau [9] bara este un corp (element de construcţie) la care dimensiunile
secţiunii transversale sunt reduse în raport cu lungimea. Se precizeaza tot în [8] ca şi firul este tot un
corp de tip bara dar la care dimensiunile secţiunii transversale sunt atât de reduse în comparaţie cu
lungimea (sau linia reazemelor) încât rigiditãţile la compresiune, încovoiere şi torsiune sunt
neglijabile. Tot [8] precizeazã cã, în calcul, bara este redusã la axa ei. Tot în conformitate cu [8],
axa barei este traiectoria pe care se mişcã centrul de greutate al unei figuri plane de formã constantã
sau variabilã, care genereaza bara prin mişcarea sa în spaţiu, pastrându-se continuu perpendicularã
pe aceasta traiectorie. Axa barei poate fi dreaptã, curba planã sau strambã (în spaţiu). Fibra medie
deformatã este, tot dupã [8], este forma pe care o ia axa barei supusã acţiunii sarcinilor exterioare.
În [9] se mai face precizarea cã dacã secţiunea transversalã a barelor are o formã geometricã
simplã (cerc, dreptunghi, pãtrat, etc.), acestea se numesc grinzi, arbori, osii, stâlpi, etc. Dacã forma
secţiunii transversale este cea a unui profil laminat de grosime micã (profil I, U, L, etc.), atunci
barele se numesc bare cu pereţi subţiri.
1 Nu în toate cazurile operatorul CAD trebuie lasat singur sa genereze modelul geometric. Aceastã afirmaţie se referã la
geometrii complexe care includ suprafeţe ce nu se aflã în biblioteca de elemente geometrice a programelor CAD sau de
analizã structuralã folosite şi trebuie generate prin suprafeţe spline sau la elemente tridimensionale, volume cu topologie
complexa, conţinând gãuri de forme dificil de reprezentat.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
44
Tot conform [8], placa este un corp (element de construcţie) la care una dintre dimensiuni
(grosimea) este redusã în raport cu celelalte douã dimensiuni. Placa se numeste planã dacã sarcinile
se aplica normal la planul median. Placa curbã subţire este o placã la care suprafaţa medianã este o
suprafaţã cu simplã sau dublã curburã, iar grosimea este redusã în raport cu celelalte douã
dimensiuni. [9] numeşte entitãţile elementare 2-dimensionale plãci şi membrane. Conform [9],
membranele au grosimea foarte micã în raport cu celelalte douã dimensiuni, motiv pentru care nu
suportã decât solicitãri de întindere.
În sfârsit, [9], numeşte corpuri masive acesle corpuri la care cele trei dimensiuni sunt de
acelaşi ordin de mãrime.
4.2 Structurile modelabile cu corpuri 1-dimensionale (bare, fire) sau 2-dimensionale (plăci)
O gamã largã de maşini agricole prezintã structuri portante, cadre, care sunt modelabile prin
bare, adicã prin elemente finite 1-dimensionale. Printre acestea sunt: structurile portante ale
plugurilor, grapelor, scarificatoarelor, semanatorilor, cadrele remorcilor şi maşinilor de stropit sau
administrat amendamente, ale combinelor de diverse tipuri, structurile de rezistenţã ale unor
instalaţii mobile sau staţionare, etc. O altă categorie de structuri idealizate este cea modelată prin
elemente de tip 2-D. Aceste elemente modelează plăcile, barele cu pereţi subţiri şi îşi găsesc
aplicaţii în modelarea placilor, pereţilor, rezervoarelor, cormenelor, etc.
4.3 Modelarea 1D şi 2D a structurilor
Pentru a facilita operatorilor CAD înţelegerea modului în care trebuie modelatã geometria
(nu desenatã !) structurilor cu elemente de tip 1D şi 2D, se vor face câteva astfel de construcţii.
Pentru început, se aratã cum se modeleazaã o barã prin axa sa. Se considerã o barã de
secţiune pãtratã cu latura de 10 mm şi lungimea de 400 mm. Se constatã cã bara se încadreazã în
categoria de structuri bare subţiri deoarece douã dintre dimensiunile sale sunt mult mai mici decât a
treia. În fig. 1, în stânga apare bara cu sistemul de coordonate global, centrele celor douã secţiuni
de capãt fiind marcate. Tot în fig. 1, dreapta apare aceeaşi barã, împreunã cu axa care uneşte
centrele celor douã secţiuni. Bara este dreaptã, toate secţiunile transversale sunt perpendiculare pe
aceastã axã. Prin urmare aceastã axã este aceea cu care se modeleazã 1D structura.
Fig. 1 Modelarea unei bare subţiri ca element 1D, prin axa acesteia, AB.
În desenul din fig. 1 bara pare mai groasã datoritã distanţei şi unghiului din care este privitã,
astfel î ncâ sã faciliteze vizibilitatea satisfãcãtoare a elementelor construcţiei propuse. Pentru acest
motiv, aparent corpul poate sã aparã ca neavând calitatea de barã în sensul definiţiei.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
45
O altã structurã care se idealizeazã este o placã (fig. 2 stânga) cu dimensiunile 1x2 m şi
grosimea de 10 mm, prin urmare o dimensiune mult mai micã decât celelalte douã, deci modelabilã
2D. În fig. 2 , dreapta, este figurat planul mediu, paralel cu cele douã feţe ale paralelipipedului care
dã forma plãcii. Aceastã porţiune de suprafaţã modeleazã 2D placa.
Fig. 2 Modelarea unei plãci subţiri prin planul ei mediu, ABCD.
Un exemplu puţin mai complicat este un profil I, cu înãlţimea de 100 mm, lãţimea de 60
mm şi grosimea de 10 mm, profil curbat dupã un arc de cerc cu raza de 205 mm pe un arc de 50o.
Prin urmare lungimea barei este 1788 mm (fig. 3, a). Axa barei este în acest caz o curbã , un arc de
cerc marcat pe desenul b din fig. 3 prin linia mov, cu capetele A şi B. În fig. 3 c, este marcatã axa
barei pe modelul discretizat cu elemente finite, iar în fig. 3 d, se marcheazã şi capetele axei barei, A
şi B. În fig. 3 c şi d se pot observa şi secţiuni transversale ale barei în lungul axei AB. Raportul
dintre cele douã dimensiuni ale profilului (100 şi 60 mm) şi lungimea acesteia (1788 mm)
încadreazã acest corp tridimensional în categoria barelor, deci corpuri care se pot idealiza în
anumite modele structurale prin axele lor.
Fig. 3 Identificarea axei barei (AB), cu profil I, printr-o porţiune de curbã circularã.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
46
Bara curbã cu profil în formã de I descrisã mai sus şi idealizatã 1D în fig. 3, poate fi
idealizatã şi 2D prin porţiuni de suprafaţã deoarece se poate considera şi cã o dimeniune (grosimea
de 10 mm) este mai micã decât celelalte douã dimensiuni majore sau trei. Grosimea celor trei
suprafeţe este 10 mm. Aceastã idealizare este un pic forţatã în raport cu definiţia, însã de multe ori
beneficã în calcule complexe şi în punerea în evidenţã a unor concentratori de tensiune în barã, în
special a gãurilor executate în aceasta în scopuri funcţionale sau numai pentru micşorarea greutãţii
structurii. Idealizarea barei curbe cu profil în formã de I cu elemente 2 D apare în fig. 4. În fig. 4, a,
se pot observa cele trei suprafeţe ca suprafeţe mediane ale solidelor componente ale barei, iar în
fig. 4, b, se poate observa structura idealizatã 2D pusã în evidenţã fãrã alte elemente.
Fig. 4 Idealizarea profilului I prin model complet 2D (2 suprafeţe plane şi una curbã, în acest caz).
Fig. 5 Idealizare 1D a unei bare curbe cu profil L. În detaliu poziţia punctului de plecare a axei faţã de cea a profilului I
de la care s-a plecat.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
47
Un alt exemplu de idealizare 1D a unei bare este cel dat în fig. 5, în care se aplicã aceastã
procedurã profilului L obţinut din profilul I precedent prin înlãturarea a douã porţiuni simetrice pe o
parte (dreapta profilului în vedereile prezentate). Centrul de greutate al secţiunii se abate stânga cu
3.33 mm (fig. 5, detaliu), iar axa (curba care reprezintã axa barei) barei rãmâne în material. În alte
cazuri axa barei poate sã se afle în afara pãrţii materiale a barei ca de exemplu axele unei bare cu
profil coroanã circularã – ţeavã circularã sau coroanã pãtraticã, etc. De asemenea, bara de profil L
modelatã în fig. 5 1D, se poate modela 2D ca suprafeţe de grosime 10 mm, ca în cazul barei de
profil I.
Un ultim exemplu, prin care se doreşte a se atrage atenţia asupra modificãrii gabaritelor
structurilor prin idealizare 1D şi 2D, este unul elementar al unei structuri de douã bare profil ţeavã
pãtratã (coroanã pãtraticã) de laturã 100 mm şi grosime 10 mm, îmbinate în unghi drept.
Fig. 6 Bare de tip ţeavã pãtratã, drepte, îmbinate în unghi drept – modelarea 1D.
Fig. 7 Bare de tip ţeavã pãtratã, drepte, îmbinate în unghi drept – modelarea 1D, în planul xOz.
În fig. 6 şi 7 se poate observa modelarea 1D, prin axele lor a celor douã bare. Îmbinarea se face în
centrul cubului de la îmbinarea acestora. Astfel, lungimea structurii dupã axa Ox, dar şi dupã axa
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
48
Oz, scade cu 50 mm. La modelare trebuie procedat astfel, în caz contrar rezultatele fiind afectate, în
mod obişnuit, pentru structurile comune, nu şi decisiv. Braţul lung are 1000 mm, iar cel scurt 600
mm.
În fig. 8 este datã modelarea 2D a aceleiaşi structuri (îmbinarea de bare tip ţeavã pãtratã cu
latura de 100 mm şi grosimea 10 mm, braţele având lungimile de 1100 mmm şi 600 mm. Prin acest
model, de asemenea gabaritul se modificã însã numai cu 5 mm, adicã semigrosimea profilului.
Evident cã o pregãtire suficientã în domeniul idealizãrii 1 D şi 2D se poate face numai prin
activitate practicã şi experienţã proprie. Structurile astfel idealizate au dat rezultate foarte bune în
analiza staticã, verificarea la rezistenţã, optimizare, ameliorarea vibraţiilor, îmbunãtãţirea
stabilitãţii. Structurile 2D se pot folosi şi în cazul unor analize mai complicate în domeniul neliniar
cu intrare în domeniul plastic, obosealã, etc. Pentru aceste motive se considerã importantã aceastã
activitate şi totodatã se considerã a fi la îndemãna operatorilor CAD. Aceste structuri formeazã de
obicei baza de pornire în metoda analizei prin complexificare treptatã.
Fig. 8 Bare de tip ţeavã pãtratã, drepte, îmbinate în unghi drept – modelarea 2D.
4.4 Structurile portante ale maşinilor destinate prelucrãrii solului şi cuplaje
Pentru a demonstra importanţa modelării geometrice în toată analiza structurală şi utilitatea
modelelor simplificate 1D şi 2D, în acest capitol se dau o serie de exemple construite cu elemente
1D şi 2D, precizându-se performanţele şi făcându-se, uneori, comparaţia cu modelele 3D ale
aceleiaşi structrui fizice.
Un prim exemplu pentru structurile clasice din industria echipamentelor şi maşinilor
agricole, este dat de structura portantă a unei masini destinate prelucrãrii solului.
Exemple de structuri portante supuse analizei structurale (analiza statica liniara) apar în fig.
9. Se prezintã structura portantã a unui plug cu patru trupiţe, structura portantã nesimetricã şi
structura portantã a unui cizel, care este o structurã simetricã în raport cu axa de simetrie a
tractorului. Cele douã structuri sunt modelate geometric numai cu bare cuplate rigid. Cuplarea la
tractor se modeleazã prin cuplaje, anulând numai deplasãrile liniare nu şi cele unghiulare.
Un model mai complex pentru o structurã destinatã prelucrãrii solului este acela a maşinii
MATINA, proiectatã la INMA. Modelul geometric al maşinii apare în fig. 10, fiind format din 89
de bare. Structura este modelată prin bare, dar în construcţie apar şi alte segmente de dreaptă sau
curbă care este bine să fie păstrate, dacă nu permanent, măcar într-o structură stocată în vederea
folosirii ca rezervă, pentru cazul revenirii la geometria anterioară apariţiei acestor entităţi.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
49
Fig. 9 Structuri de dispozitive pentru lucrat solul: a, b plug (structurã portantã nesimetricã) şi c, d cizel (structurã
portantã simetricã).
Fig. 10 Barele componente ale modelului structurii.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
50
Amãnunte privind datele complete ale modelarii structurale pentru maşina MATINA, se
gasesc în [10]. Discretizarea, încãrcările şi condiţiile la limite se pot observa în fig. 11.
Fig. 11 Încărcările, condiţiile la limite şi discretizarea (elemente şi noduri) structurii.
O problemă importantã de modelare la maşinile destinate prelucrãrii solului apare atunci când se
doreşte introducerea cât mai fidelă a încărcărilor. Cea mai simplă variantă este încărcarea suportului
organelor de lucru, la extremitatea suportului la care acestea se fixează, cu forţe date de literatura de
specialitate, cunoscând calităţile solului, adâncimea şi lăţimea de lucru şi viteza de lucru. Formule
de calcul pentru aceste forţe se dau, de exemplu, în [11] şi în [12].
Fig. 12 Starea de deplasare relativă rezultantă în structură, în m.
În fig. 12 şi 13 se dau stările de deplasare relativã rezultantã (deformaţia), respectiv de tensiune
echivalentã (Von Mises2) în structură. Starea de deplasare relativã rezultantã se foloseşte în
2 Tensiunea echivalenta sau Von Mises se defineste dupa formula:
2 2 21 2 2 3 3 1( ) ( ) ( )
2e
în care σ1, σ2 si σ3 sunt valorile prprii ale tensorului tensiunilor al lui Cauchy.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
51
evaluarea sãgeţii maxime comparându-se cu cea admisibilã, iar starea de tensiune echivalentã în
structurã se comparã cu tensiunea admisibilã pentru fiecare barã, calculatã ţinând seama de
materialul din care este facutã şi de faptul ca barele cadrelor maşinilor agricole destinate lucrãrilor
solului sunt supuse la cele mai grele solicitãri: solicitari complexe întindere-compresiune-încovoiere
şi torsiune, în regim vibrator aleator, cu cvasicicluri simetrice. Pentru amãnunte recomandãm [10].
O trecere naturalã de la structurile modelate exclusiv 1-dimensional la structuri modelate cu
elemente 2-dimensionale se poate face în cadrul aceluiaşi tip de structuri de maşini agricole.
Necesitatea utilizãrii elementelor finite 2-dimensionale poate apãrea, în cazul maşinilor
destinate lucrãrilor solului de la cãutarea unei apropieri de realitate în ceea ce priveşte încãrcãrile.
Mai precis, reprezentarea organelor de lucru ca plãci, aşa cum de fapt sunt dãlţile, discurile
grapelor, cormenele plugurilor, etc.
Fig. 13 Starea de tensiune Von Mises în structură, în Pa.
Un exemplu de model structural care conţine elemente 2- dimensionale este plugul reversibil
cu 5 trupiţe PRS-5 (fig. 14), la care cormanele sunt reprezentate prin plãci curbe. Încãrcãrile se
aplicã prin presiuni asupra acestor placi pe direcţia de înaintare a agregatului, care dau componente
normale şi tangenţiale naturale. Acest model este un model hibrid, deoarece foloseşte douã tipuri de
elemente diferite, elemente de tip barã pentru structura portantã şi elemente de tip placã pentru
cormene.
Fig. 14 Vederi ale agregatului tractor A – 1800 – plug reversibil PRS-5.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
52
Modelul structural al acestui plug a avut nu numai scopul de verificare la rezistenţã, ci şi
fenomenul de reversare, estimarea eforturilor în barele structurii portante în timpul reversãrii, mai
ales în bara de lungime variabilã care a simulat cilindrul hidraulic. În plus, s-a calculat
comportamentul structurii şi în poziţia de transport, prin simularea unor solicitãri maximale.
Modelul structural simplificat pentru studiul rapid al reversarii a concentrat masa trupiţelor
şi roţii de sprijin în elemente de tip masã. Acest model apare în fig. 15. Modelul structural care
include şi trupiţele apare în fig. 16. Se observã plãcile discretizate cu elemente 2-dimensionale de
formã triunghiularã. Modelul structural al plugului în pozitie de transport este dat în fig. 17.
Rezultatele simulãrii comportamentului plugului în poziţia de transport apar în fig. 18 şi 19. Se
observã cã sãgeata maximã este sub 5 mm, iar tensiunea echivalentã maximã în structurã este mai
micã decât 10 MPa, valoare neglijabilã în raport cu limita admisibilã situatã la valori de peste 60 –
70 MPa.
Fig. 15 Model structural elementar al sistemului de reversare.
Fig. 16 Model structural al plugului reversibil cu cinci trupiţe.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
53
Fig. 17 Modelul structural al plugului în transport.
Fig. 18 Starea de deplasare relativã rezultantã în structura plugului, pentru situaţia în care plugul se aflã în poziţia de
transport, iar agregatul staţioneazã.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
54
Fig. 19 Starea de tensiune echivalentã în structura plugului, reprezentatã prin hartã color, pentru situaţia în care plugul
se aflã în poziţia de transport, iar agregatul staţioneazã.
Scopul principal al modelului structural al plugului PRS-5 a fost simularea acţiunii de
reversare, mai precis variaţia tensiunii în cilindrul hidraulic funcţie de poziţia elementelor rotitoare.
Curba de variaţie a tensiunii în cilindru s-a asimilat cu curba de variaţie a presiunii în cilindrul
hidraulic, fiind folositã în calcule de optimizare a acţiunii de reversare, în scopul de a diminua
şocurile şi neuniformitãţile. Pe modelele complexe s-a modelat ca placã şi roata de sprijin, modelare
folositã şi pentru multe alte structuri de acelaşi tip.
Un al doilea exemplu de structurã care necesitã (nu neaparat, deoarece în modelele simple
poate fi asimilat cu o barã de secţiune transversalã medie) modelare cu elemente 2-dimensionale,
este suportul organului de lucru al unui subsolier.
Fig. 20 Modelarea structuralã a organului de subsolier.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
55
Fig. 21 Modelul, geometria, încãrcãrile şi condiţiile la limite (fixarea).
Modelul structural al organului de subsolier (suport şi daltã), este explicitat în fig. 20 şi 21. Modelul
conţine 2016 elemente finite 2-dimensionale cu câte trei noduri şi 1135 noduri. Încãrcarea se face
natural prin forţe uniform repartizate pe daltã şi porţiunea de suport care lucreaza în sol. Se poate
simula şi variaţia acestei forţe cu adâncimea la care se aflã orice punct al organului de lucru în care
se aplicã forţa de rezistenţã. Condiţiile pe frontierã se fac numai prin blocarea (anularea)
deplasarilor liniare, nu şi a celor unghiulare. Un detaliu al condiţiilor pe frontierã şi a încãrcãrii
apare în fig.22.
Fig. 22 Modelul, geometria, încãrcãrile şi condiţiile la limite (fixarea) – detaliu: a – fixarea, b - încărcarea pe daltă.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
56
Fig. 23 Starea de deplasare relativã rezultantã, în m, a organului de lucru al subsolierului, la încãrcarea totalã cu
valoarea 7515 N.
Fig. 24 Starea de tensiune echivalentã (Von Mises), în Pa în organul de lucru, pentru încãrcarea cu forta totalã la
valoarea 7515 N.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
57
Fig. 25 Starea de tensiune echivalentã (Von Mises) în organul de lucru, in Pa, pentru încãrcarea cu forta totalã la
valoarea 7515 N – detaliu zona de prindere la structura portantã.
În fig. 23 se dă starea de deplasare pentru forţa de solicitare specificată în structura, în m. Se
observã cã valoarea maximã este 1 mm. În fig. 24 si 25 se dã starea de tensiune echivalentã (Von
Mises) în structura, în Pa, pe ansamblu, respectiv în detaliu pe zona de fixare a suportului pe cadrul
subsolierului.
Am afirmat ca existã anumite elemente de construcţie în domeniul maşinilor şi
echipamentelor agricole, care cer analiza pe modele geometrice 3-dimensionale. Acestea nu sunt
puţine la numãr şi, de multe ori, explicarea valorilor rezultate din calcul pentru câmpurile de
deplasare relativã, deformaţie specificã şi tensiune, necesitã explicaţii suplimentare, mai ales pentru
începãtorii în domeniu. Afirmaţia se referã în special la apariţia unor concentratori de tensiune
inexistenţi în realitate, datoritã unor fenomene de deformare plasticã partialã, de foarte micã
întindere spaţiala. Acesta este şi cazul sistemelor de cuplare din fig. 1 al unui tractor şi a altor
elemente de acelaşi tip.
Modelul structural al sistemului de cuplare a fost construit în scopul simulãrii aplicãrii unor
teste pe stand şi apoi verificãrii concluziilor. Este importantã decizia asupra posibilitãţii de a
transfera unele teste din planul fizic (de pe standurile de încercare, în laboratoare) în planul virtual
(simulare pe calculator).
Solicitarea pe hidropuls (fig. 26), a fost aplicatã cu o frecvenţã de aproximativ 12 Hz sub
forma unor cicluri pulsante cu coeficient de asimetrie R=0.05, cum se poate observa din fig. 27.
Modelul structural discretizat cu elemente finite tridimensionale al sistemului de cuplare,
apare în fig. 28, pe componente (furca, bolţul şi ochetul) şi în ansamblu. Acest model, din punctul
de vedere al modelãrii cît mai reale a componentelor sistemului de cuplare (ansamblului), este cel
mai fidel, fiecare componentã fiind modelatã şi discretizatã tridimensional în conformitate cu
dimensiunile şi forma sa. Numai plãcile superioarã şi inferioarã ale furcii sunt puţin diferite de
realitate, avînd grosime constantã. Dupã efectuarea calculului ordinar de rezistenţã şi rezistenţã la
obosealã, aceste plãci ale furcii pot fi studiate în scopul optimizãrii, eventual prin eliminarea acelor
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
58
elemente finite ale structurii care nu sunt solicitate foarte intens, prin tatonare, ajungîndu-se la
forme posibil de obţinut prin turnare.
Fig. 26 Imagini din diverse unghiuri ale sistemului de cuplare tractor – remorca. Se observã furca şi bolţul.
Fig. 27 Variatia forţei de întindere pe standul de încercare.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
59
Fig. 28 Geometria modelului structural al sistemului de cuplare, construit numai cu elemente finite tridimensionale: a –
furca, b-bolţul, c – ochetul cu braţul sãu, d - ansamblul.
Pentru construcţia acestui model au fost folosite 3488 elemente (elementele finite cu numerele 1 –
2176 pentru furcã, elementele finite cu numerele 2177 – 2976 pentru bolţ şi elementele finite cu
numerele 2977 – 3488, pentru ochet). Geometria respectã cotele date în standardul SR ISO 5692.
Fig. 29 Modelul structural discretizat cu elemente tridimensionale al sistemului de cuplare – geometria, condiţiile la
limitã (rezemarea prin încastrare) şi încãrcarea.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
60
Fig. 30 Harta stãrii de deplasare relativã rezultantã în modelul structural al sistemului de cuplare.
Fig. 31 Harta stãrii de deplasare rezultantã relativã pe elemente, în modelul structural al sistemului de cuplare, pe
componente pe forma deformatã a structurii.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
61
Fig. 32 Harta stãrii de deplasare rezultantã relativã în noduri, pe modelul structural al sistemului de cuplare, pe
componente pe forma deformatã a structurii.
Fig. 33 Modelul structural al bolţului.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
62
Fig. 34 Harta color a distribuţiei câmpului deplasãrii relative rezultante, pe configuraţia deformatã a modelului bolţului.
Fig. 35 Efortul încovoietor în diverse secț iuni ale bolţului.
Se remarcã faptul cã modelul din fig. 29, respectã foarte bine geometria şi materialul folosit (oţel),
dar încãrcarea s-a fãcut orizontal şi nu oblic, ca în experiment. Se apreciazã însã cã aceastã
încãrcare la mijlocul bolţului este mai intensã decît cea oblicã. O încercare de înclinare a ochetului
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
63
faţã de bolţ, mãreşte suprafaţa de contact, dar o şi face difícil de reprezentat, iar informaţiile
suplimentare obţinute nu motiveazã efortul de construcţie suplimentar în special în partea de
discretizare.
În fig. 30 este desenată harta stãrii de deplasare relativã rezultantã în structură, care prezintã o
valoare maximã în extrema la care este aplicatã forţa de tracţiune, ceea ce era de aşteptat. Valoarea
maximã este de 0.231 mm, diferitã de cea datã de modelul 1-dimensional, care însã efectueazã o
încãrcare oblicã, similarã cu cea din experimentele fizice. În orice caz aceastã deplasare este
neglijabilã faţã de gabaritul structurii.
În fig. 31, se dã, pe componente şi pe ansamblu, harta distribuţiei cîmpului tensiunii echivalente
în modelul structural al sistemului de cuplare dintre tractor şi remorcã. Harta pe ansamblul structurii
se dã pe forma deformatã a acestuia, amplificatã cu un factor care sã o facã vizibilã ochiului uman.
Valoarea maximã a tensiunii echivalente în structurã este 304.83 MPa. Atragem atenţia cã
aceastã hartã este harta distribuţiei tensiunii echivalente pe elemente, adicã se dã valoarea medie pe
element. O altã hartã posibilã este cea datã în nodurile reţelei, care însã face supraevaluãri ce nu
trebuie considerate în calcul.
Verificarea separatã a bolţului prin modelare ca structură 1-dimensională (fig. 33) conduce la
rezultatele date în fig. 34 şi 35.
4.5 Modelarea unei structuri complexe
Un exemplu interesant pentru analiza structurală îl constituie o remorcã pe care este
amplasatã o instalaţie chimicã. Scopul analizei era de a realiza o repartiţie echilibratã a utilajelor pe
şasiu, mai precis o repartiţie optimã pe ochiul de cuplare şi pe cele patru roţi ale remorcii. Aceasta
repartiţie asigurã şi o dinamicã corespunzãtoare în mers.
Modelul structural al remorcii apare în fig. 36.
Fig. 36 Modelul structural al remorcii cu instalaţia montatã.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
64
Principalele caracteristici inerţiale ale modelului structural din fig. 36 sunt: masa şasiului
remorcii cu trenul de rulare: 381.8 kg; masa suportului (podelei) instalaţiei: 385.2 kg; masa şasiului
remorcii cu rama suport a instalaţiei (podeaua): 767.0 kg; masa celor trei picioare ale vasului : 14
kg; masa vasului de 3000 l: 299.9 kg; masa remorcii cu ramã şi vas (fãrã conductele instalaţiei şi
suporţii acestora): 1066.9 kg; masa totalã: 1177.0 kg; coordonatele centrului de masã: x= 2776.0
mm , y= 101.0 mm, z= 569.6 mm (faţã de calea de rulare z= 569.6+734.91=1304.51 mm, aceasta
fiind înãlţimea realã a centrului de masã al întregului vehicul); coordonatele centrului ochetului de
cuplare la tractor: x= 36.5017 mm, y= 104.47 mm, z= -64.91 mm (faţã de calea de rulare z= 644.21
mm); coordonatele centrului de simetrie al ramei (podelei) instalaţiei: x= 2846.79 mm, y= 104.47
mm, z= 5.00mm; coordonatele centrului de simetrie al şasiului remorcii: x= 2902.44 mm, y= 104.47
mm, z= -94.91 mm; distanţa de la centrul ochetului la osia faţã a remorcii: 2465.9383 mm; distanţa
de la centrul ochetului la osia spate a remorcii: 3165.9383 mm; distanţa între osii: 700 mm; distanţa
de la centrul ochetului la centrul roţilor faţã ale remorcii: 2615.9383mm; distanţa de la centrul
ochetului la centrul roţilor spate ale remorcii: 3315.9383mm; înãlţimea structurii, mãsuratã de la
nivelul cãii de rulare: 4733.91 mm; lungimea totalã a remorcii : 4400.2783 mm; lãţimea totalã a
remorcii: 2270.2 mm; ecartamentul ambelor punţi ale remorcii: 1957.4 mm.
Modelul este de tip hibrid (are trei tipuri de elemente finite), având un numãr de 2131
elemente finite şi 1628 noduri. Reacţiunile modelului se calculeazã în nodurile : 414, 551, 575, 599,
623, pentru modelul corespunzãtor structurii aflate în transport şi 417, 551, 575, 599, 623, pentru
modelul corespunzãtor structurii care se gãseşte în stare de operare, la staţionar. Valorile
reacţiunilor sunt date în tabelul 1. Încãrcarea masicã totalã este de 1157 kg, adicã o forţã de greutate
corespunzãtoare: 11350.17 N.
Tabelul 1 Distribuţia reacţiunilor pe punctele de rezemare ale modelului la stationar.
Reazemul Rx, N Ry, N Rz, N
Punct cuplare (414) 0.0 0.541 618.7
Stînga spate (551) 0.0 -366.5 2169.0
Dreapta spate (575) 0.0 368.5 2189.0
Dreapta faţã (599) 0.0 559.4 3293.0
Stînga faţã (623) 0.0 -562.0 3273.0
Total 0.0 0.059 11542.7
Valorile încãrcãrilor principale sunt:
-încãrcarea masicã pe punctul de cuplare: 63.07 kg;
-încãrcarea masicã pe osia faţã: 669.32 kg;
-încãrcarea masicã pe osia spate: 444.24 kg;
-încãrcarea masicã pe partea stângã: 554.74 kg;
-încãrcarea masicã pe partea dreaptã: 558.82 kg.
Încãrcarea pe osii este de 1113.56 kg şi nu depãşeşte valoarea limitã impusã (2000 kg). Încãrcarea
pe punctul de cuplare este mai micã decât limita maximã impusã (100 kg).
Pe acest model s-au fãcut studii multiple de stabilitate la viraj dreapta sau stanga, pe cãi de
rulare înclinate la unghiuri ajungând pâna la 35°. S-au obţinut hãrţi ale distribuţiei deplãsarii
relative rezultante în structurã, fig. 37 şi a stãrii de tensiune echivalentã, fig. 38.
În stare de operare staţionară, vasele se umplu cu diverse lichide. Starea de solicitare în
structurã se schimbã. Solicitarile corespunzãtoare apar în fig. 39 şi 40. Dacã deplasarea relativã
rezultantã nu pune probleme, tensiunea maximã în structurã pare a fi mare. Valoarea maximã se
localizează într-o zonă de arie redusă, din cauza unei rezemări pe partea din faţă într-un singur nod,
ceea ce nu se întâmplă în realitate, zona de rezemare fiind mai mare. În fig. 41 se observă scăderea
valorii maxime a tensiunii imediat ce zona de sprijin creşte ca arie.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
65
Fig. 37 Starea de deplasare relativã rezultantã în structurã, în configuraţia de transport.
Fig. 38 Starea de tensiune echivalentã în structurã, în configuraţia de transport.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
66
Fig. 39 Harta deplasãrii relative rezultante (deformaţiei) structurii, în lucru.
Fig. 40 Harta tensiunii echivalente în structura aflatã în lucru.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
67
Fig. 41 Modificare de rezultate la refecerea zonei de sprijin a remorcii în stare de operare staţionară.
4.6 Modelarea unui dispozitiv de măsurare a forţei de tracţiune caracteristică unui organ de
lucru
Un alt exemplu simplu de structură testată este dispozitivul de măsurare a forţei de tracţiune
caracteristică unui singur organ de lucru. Acest dispozitiv a fost elaborat în scopuri de cercetare
experimentală, pentru perfecţionarea organelor maşinilor destinate prelucrării solului. Cu ajutorul
dispozitivului se pot măsura forţele necesare tracţiunii unui singur organ de lucru, se pot urmării
efectele acestuia în sol fără influenţa altor organe şi, în consecinţă se pot optimiza dimensiunile şi
forma acestuia. Dispozitivul a fost numit DMRT-0.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
68
Structura în ansamblu şi elementele de măsurare apar în fig. 42, iar modelul structural apare
în fig. 43. În fig. 44 se dă harta elementelor structurii. Harta unora dintre mărimile de stare în
structură la aplicarea unei forţe pe direcţia axei longitudinale a dispozitivului, la nivelul organului
de lucru, se pot vedea în fig. 45. Analiza nu s-a efectuat pentru verificarea la rezistenţă, ci pentru a
verifica modul în care dispozitivul poate reda prin calcul forţa de rezistenţă la tracţiune rezultată din
contactul dintre organul de lucru şi sol. S-au verificat astfel, prin simulare şi proprietăţi de
biunivocitate ale sistemului de măsurare, pentru a fi siguri de faptul ca un efect are o singura cauză
şi reciproc.
Fig. 42 Dispozitiv pentru măsurarea forţei de tracţiune pentru un organ de lucru: structura ansamblu, stânga şi
elementele de măsurare, dreapta.
Fig. 43 Modelul structural al structurii portante a dispozitivului pentru măsurarea rezistenţei la tracţiune a unui organ de
lucru.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
69
Fig. 44 Detalii ale hărţii elementelor modelului structurii portante a DMRT.
Fig. 45 Rezultate ale analizei structurale :a – forma deformată, b- deplasarea relativă rezultantă, c- componenta σy a
tensorului tensiune Cauchy şi d – tensiunea echivalentă (Von Mises) în structură.
TEMA 4 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
70
4. 7 Concluzii
Avănd în vedere definiţiile şi exemplele din subcapitolele precedente, se pot formula câteva
concluzii utile în activitatea operatorului în domeniul proiectării asistate de calculator:
-se recomanda întotdeauna abordarea unei probleme de analizã structuralã cu modele geometrice cât
mai simple iniţiativa aparţine operatorului în domeniul proiectării asistate de calculator, dacă
specialistul în proiectare asistată de calculator, structuralistul care efectuează analiza şi modelarea
matematică completă, nu cere o modelare geometrică explicită pe fiecare substructură;
-pentru creşterea vitezei de lucru şi pentru uşurinta detectării erorilor de proiectare sau programare,
se recomandã pentru primul model al fiecarei structuri folosirea a cât mai puţine substructuri 2 şi 3-
dimensionale, adicã evitarea pe cât posibil a elementelor finite 2 si 3-dimensionale;
Acestea sunt criterii care stau la baza modelării geometrice, atribut care, în viziunea noastră
este al operatorului în domeniul proiectării asistate de calculator în echipa de analiză structurală,
atât timp cât ne există indicaţii precise din partea structuralistului care conduce analiza (care
efectuează şi modelarea matematică a structurii).
De reţinut:
1) Definiţia entităţilor ideale: bara, firul, placa;
2) Modelarea geometric a structurilor ideale prin entităţi geometrice ideale, procedee, exemple;
3) Estimarea încadrării unui corp real într-una dintre categoriile de entităţi ideale;
4) Concluzii utile în activitatea de modelare geometrică;
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
71
VERIFICAREA REZISTENŢEI PE STRUCTURI CU ELEMENTE FINITE
UNIDIMENSIONALE
Acest capitol uneşte în titlu două noţiuni care sunt cele mai simple, fiecare în categoria ei de
probleme: verificarea la rezistenţã este cea mai simpla analizã posibilã în analiza structuralã, iar
elementele finite 1-dimensionale sunt cele mai simple elemenete finite, având cele mai simple
ecuaţii definitorii precum şi condiţii la frontierã.
Am aratat cã, în cadrul unei echipe de analizã structuralã, operatorul CAD poate elabora
modelul geometric, ceea ce include idealizarea geometriei la modelele simple ale mecanicii
mediilor continue: bare, plãci, ambele drepte sau curbe, subţiri sau nu. Cel mai simplu model pentru
majoritatea structurilor de bare este modelul cu elemente 1-dimensionale, uşor manevrabil, rapid şi
simplu de înţeles. Acesta este primul pas în modelarea complexã a structurilor, binenţeles acolo
unde aproximarea realitãţii prin elemente 1-dimensionale este posibilã. Tot aşa sunt structurile care
se modeleazã prin elemente 2-dimensionale: porţiuni de suprafaţã finite, plane sau curbe.
Dacã despre modelarea geometricã s-a scris în primul capitol, ca fiind atbuitã aproape
exclusiv operatorului CAD în echipa de lucru (analiza structuralã), despre verificarea la rezistenţã
se va scrie mai mult în acest capitol, iar exemplele care se vor da vor arãta ca şi operatorii CAD pot
efectua cele mai simple dintre operaţiunile acestei analize sub atenta supraveghere a specialistului
CAD, lãsând astfel mai mult timp acestuia din urmã sã gandescã şi sã creeze modele complexe cu
ajutorul cãrora sa obţinã performanţe superioare ale proiectului.
5.1 Algoritmul de desfăşurare a analizei statice – verificarea la rezistenţă
Analiza structurală cea mai răspândită în lumea structuraliştilor din domeniul mecanicii este
analiza statică liniară, care, în mare parte include ceea ce în inginerie se numeşte verificarea la
rezistenţă. Algoritmul de bază al acestei analize apare în fig. 1.
În afara a ceea ce se observă clar în algoritm, mai trebuie făcute următoarele precizări:
-elementele finite cu care se lucrează sunt, de obicei liniar elastice (structurile mecanice obişnuite
nu trebuie să depăşească o anumită fracţiune din domeniul liniar elastic);
-criteriile de rezistenţă aplicate sunt cele care se găsesc în literatura de rezistenţa materialelor
clasică, de exemplu în [13], pag. 36, unde sunt numite condiţii de rezistenţă;
-dacă criteriile de rezistenţă nu sunt satisfăcute, deşi indicaţia săgeţii conduce la primul pas, nu este
neapărat nevoie să fie modificate toate datele introduse, de multe ori fiind suficientă modificarea
minimă a grosimii sau formei sau dimensiunii unui profil, de exemplu.
Dintre paşii de lucru ai algoritmului dat în fig. 1, pasul cu numãrul 1 şi pasul cu numãrul 10
sunt paşi pe care poate sã îi execute operatorul CAD. Pasul 2 este ales implicit în acest algoritm şi
este un pas prezent în toţi algoritmii de lucru. În acest caz la pasul 2 se desemneazã analiza care
face verificarea la rezistenţã. Pasul al treilea aparţine specialistului CAD întrucât trebuie sã decidã
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
72
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
73
Fig. 1 Algoritmul de desfăşurare al analizei statice-verificare la rezistenţă.
mai multe tipuri de elemente finite posibile, dupã tipul de geometrie – bare, suprafeţe, corpuri
tridimensionale. Chiar dacã în acest capitol se restrânge analiza staticã numai la structuri cu
elemente 1-dimensionale, alegerea tipului de elemente finite 1-dimensionale este încã dificilã (fire
sau bare care pot prelua anumite tipuri de eforturi, ceea ce presupune cunoştinţe de rezistenţã
materialelor destul de avansate).
Pasul al patrulea este relativ simplu în aceasta analizã întrucât singurele caracteristici ale
materialelor, care trebuie introduse, sunt modulul de elasticitate – pentru verificarea la rezistenţã a
majoritãţii structurilor uzuale – E şi coeficientul lui Poisson, ν. De asemenea, pentru controlul în
masa structurii şi pentru cazul în care se ia în consideraţie încãrcarea gravitaţionalã a structurii,
trebuie introdusã şi densitatea de masã, ρ. Este bine ca aceastã caracteristicã a materialului sã fie
intrdusã şi în vederea analizei frecvenţelor proprii ale structurii, care nu se poate face fãrã
cunoaşterea densitãţii materialelor din care este construitã structura.
Paşii de la 5 la 9 sunt apanajul exclusiv al specialistului CAD şi nu se recomandã
operatorilor CAD decât dacã au o experienţã mare în domeniu, chiarî aceste condiţii numai cu
condiţia supervizãrii de cãtre specialistul CAD.
Pasul 10 l-am descris deja ca aparţinând operatorului CAD, cu indicaţiile specialistului
CAD, culegerea şi stocarea datelor fiind descrisã în capitolul al treilea al programului de formare.
În sfârşit, paşii 11 şi 12 revin specialistului CAD în aceeaşi mãsurã ca paşii 5...9, iar ultimul pas, al
treisprezecelea poate fi fãcut din nou de operatorul CAD dar trebuie verificat şi structural de
specialistul CAD.
5.2 Exemple de verificare la rezistenţã pe modele 1-dimensionale
Un prim exemplu foarte des intâlnit în industria echipamentelor şi maşinilor agricole şi care
se preteazã foarte bine la acest model de analizã, este dat de structurile portante ale plugurilor,
cultivatoarelor, grapelor, în general structuri portante ale tuturor maşinilor agricole. Astfel de
structuri sunt date în fig. 9 de la tema 4.
Geometria structurilor portante este destul de simplã, mai ales redusã la bare
unidimensionale (care se idealizeazã prin axa lor aşa cum este descrisã în primul capitol), mult mai
simplu de generat pentru operatorul CAD decãt dacã ar descrie aceeaşi structurã ca model
geometric 3-dimensional. Modelarea poate depãşi cadrul maşinilor tractate, purtate sau semipurtate,
incluzând sistemul de legare la tractor. Cum, de obicei, aceste structuri sunt construite din oţeluri,
modulul de elesticitate E şi coeficientul lui Poisson au valori situate în jurul lui 2.05·1011
– 2.2·1011
N/m2, respectiv 0.28 – 0.30.
Rezultatele analizei, în special cele necesare aplicarii criteriilor de rezistenţã, sunt şi ele
simple şi constau în valorile maxime ale tensiunii echivalente (Von Mises1). De multe ori se verificã
şi sãgetile structurii (deformaţiile sau deplasãrile relative maxime pe diferite direcţii), astfel încât se
extrag şi valorile maxime ale deplasãrii relative rezultante sau valorile acesteia în anumite locaţii
cerute de proiectant sau de specialistul CAD care se ocupã de modelarea structurii şi de analiza
staticã a acesteia. Uneori aceste date sunt foarte importante pentru calitatea lucrãrilor efectuate de
maşinile şi echipamentele agricole. De exemplu o sageatã excesivã a unei aripi de udare poate
1 Tensiunea echivalentã sau Von Mises se defineşte dupã formula:
2 2 21 2 2 3 3 1( ) ( ) ( )
2e
în care σ1, σ2 si σ3 sunt valorile prprii ale tensorului tensiunilor al lui Cauchy.
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
74
modifica negativ distribuţia concentraţiei de soluţie administrate sau pentru un plug cu cadru lung
(numãr mare de organe de lucru), poate însemna neuniformitãţi apreciabile în adâncimea de lucru.
Toate aceste rezultate pot fi extrase dupã terminarea anlizei, de cãtre operatorul CAD.
Un alt exemplu din aceeaşi categorie este cadrul cu suporţii organelor de lucru ale maşinii
complexe destinate lucrãrilor solului MATINA. Modelul geometric apare in fig. 10 de la tema 4.
Discretizarea, încarcările şi condiţiile la limite pentru modelul structural al maşinii
MATINA, sunt date în fig. 11 din tema 4. În fig. 12 şi 13 de la tema 4, se dau stãrile de deplasare
relativã rezultantã (deformaţia), respectiv de tensiune echivalentã (Von Mises) în structurã. Starea
de deplasare relativa rezultanta se foloseşte în evaluarea sãgeţii maxime comparându-se cu cea
admisibilã, iar starea de tensiune echivalentã în structurã, se comparã cu tensiunea admisibilã pentru
fiecare barã, calculatã ţinând seama de materialul din care este facutãş de faptul ca barele cadrelor
maşinilor agricole destinate lucrãrilor solului sunt supuse la cele mai grele încercãri: solicitari
complexe întindere-compresiune-încovoiere şi torsiune, în regim vibrator aleator, cu cvasicicluri
simetrice.
O structura puţin mai complicatã se obţine atunci cand se doreşte o încãrcare cât mai
apropiatã de cea realã a structurii portante a unui plug şi, pentru aceasta, se introduc în model
brazdarele şi cormenele. Acestea se modeleazã ca elemente 2-dimensionale, suprafeţe plane sau
curbe. Aceasta modelare este o problemã pe care o poate rezolva de asemenea operatorul CAD. În
acest fel a luat naştere un model de tipul celui al plugului reversibil PRS-5 a carui fotografie apare
in fig. 14 de la tema 4. Acest model este un model hibrid, deoarece foloseşte douã tipuri de
elemente finite, elemente de tip barã pentru structura portantã şi elemente de tip placã pentru
cormene.
Modelul structural al acestui plug a fost folosit şi pentru îmbunãtãţirea caracteristicilor
fenomenului de reversare, estimarea eforturilor în barele structurii portante în timpul reversãrii, mai
ales în bara de lungime variabila care a simulat cilindrul hidraulic. În plus, s-a calculat
comportamentul structurii şi în poziţia de transport, prin simularea unor solicitari maximale.
Gabaritul mare al acestui utilaj în transport impune un studiu de comportament în viraje şi de
stabilitate.
Modelul structural simplificat pentru studiul rapid al reversarii a concentrat masa trupitelor
şi roţii de sprijin în elemente de tip masã. Acest model apare in fig. 15 de la tema 4. Modelul
structural care include şi trupiţele apare in fig. 16 de la tema 4. Plãcile care modeleazã cormanele şi
brãzdarele sunt discretizate cu elemente 2-dimensionale de formã triunghiularã. Modelul structural
al plugului în poziţie de transport este dat în fig. 17 de la tema 4. Rezultatele simulãrii
comportamentului plugului în poziţia de transport apar în fig. 18 şi 19 de la tema 4. Se observã cã
sãgeata maximã este sub 5 mm, iar tensiunea echivalentã maximã în structurã este mai micã decât
10 MPa, valoare neglijabilã în raport cu limita admisibilã situatã începând de la 60 – 70 MPa în sus.
Scopul principal al modelului structural al plugului PRS-5 a fost simularea fenomenului de
reversare, mai precis determinarea variaţiei tensiunii în cilindrul hidraulic funcţie de poziţia
elementelor care se rotesc în timpul acestui fenomen. Curba de variaţie a tensiunii în cilindru s-a
asimilat cu curba de variaţie a presiunii în cilindrul hidraulic, fiind folositã în calcule de optimizare
a acţiunii de reversare, în scopul de a diminua şocurile şi neuniformitãţile. Pe modelele complexe s-
a modelat ca placã şi roata de sprijin.
Un alt exemplu simplu de structură testată se referă la dispozitivul de măsurare a forţei de
tracţiune pentru un organ de lucru. Acest dispozitiv a fost elaborat în scopuri de cercetare
experimentală, pentru perfecţionarea organelor maşinilor destinate prelucrării solului. Structura în
ansamblu şi elementele de măsurare, modelul structural 1D şi distribuţia unor mãrimi de stare în
structurã, apar în fig. 42 – 45 de la tema 4. Se poate observa pe acest exemplu legãtura între
modelul 1D al structurii şi structura fizicã (modul în care axele barelor respectã geometria).
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
75
Alte structuri care au fost modelate prin elemente 1-dimensionale şi au fost verificate cu
succes la rezistenţã, sunt: şasiurile combinelor autopurtate şi tractate, ale autocamioanelor,
remorcilor şi altor mijloace de transport. Multe dintre aceste structuri au fost subiectul unor analize
complexe, datorită volumului mare de informaţii pe care trebuiau să le furnizeze. Pentru aceasta s-a
folosit metoda de analiză prin complexificare treptată. Metoda de analiză prin complexificare
treptată începe analiza pe cele mai simple modele posibile (construite cu cât mai multe elemente
finite 1D, de exemplu, pentru analiza structurală) ale unei structuri date şi treptat, pe măsură ce
trebuie introduse noi rezultate, se înlocuiesc unele substructuri cu elemente mai fidele geometriei
reale. Ca un criteriu de corectitudine, rezultatele acceptate la un nivel de complexificare trebuie să
nu fie foarte mult depărtate de cele ale nivelului inferior.
De reţinut:
1) Definirea analizei statice şi verificarii la rezistenţă pentru structuri elastic-liniare;
2) Valorificarea rezultatelor analizei;
3) Paşii algoritmului de analiză statică – verificare la rezistenţă, care pot fi abordaţi de operatorul
în domeniul proiectării asistate de calculator.;
4) Exemple de structuri analizate static, rezultate principale;
5) Noţiuni de strategie de lucru la modele complexe – metoda de analiză prin complexificare
treptată.
TEMA 5 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
76
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
77
ROLUL MATERIALELOR NOI ÎN CREŞTEREA PERFORMANŢEI
PROIECTĂRII ASISTATE DE CALCULATOR ŞI MODELARE 6.1 Generalităţi
În fabricaţia de înalt nivel actuală, materialele noi – materiale compozite, materiale
ceramice, nanomaterialele – sunt folosite din ce în ce mai mult. Acestea au substituit în general
materialele metalice conferind în primul rând o greutate mai mică structurilor în care au fost
integrate. Greutatea mai mică are consecinţe imediate asupra manevrabilităţii şi asupra
consumurilor energetice necesare pentru a transporta sau a lucra cu aceste structuri. Mai mult decât
atât, în unele cazuri, materialele compozite cu care au fost substituite părţile metalice ale
structurilor, au depăşit şi ca rezistenţă mecanică vechile componente. În special nanomaterialele au
rezistenţe mecanice deosebite, cel puţin la unele materiale textile de folosinţă specială. În general
părţile construite din materiale noi în structuri le fac pe acestea mai uşor de întreţinut, mai rezistente
la agenţii meteorologici şi îmbătrânesc mai încet decât unele metale. De asemenea se aminteşte
faptul că unele compozite se comportă mai bine decât metalele la şocuri.
În industria maşinilor şi echipamentelor agricole materialele noi au pătruns mai greu, dar
încet, încet şi-au făcut loc. În cazul structurilor de rezistenţă ale maşinilor problema folosirii
materialelor noi nu se pune încă pentru că nu avem bare din compoziţi, nanomateriale sau materiale
ceramice capabile să reziste la fel de bine pe orice direcţie, la solicitări lente sau şocuri, în regimuri
statice sau dinamice, regimuri de lucru la care sunt supuse, de exemplu structurile portante ale
plugurilor, grapelor, cultivatoarelor, şasiurile remorcilor agricole, precum şi ale altor utilaje
agricole. În schimb materialele compozite au pătruns în construcţia recipienţilor folosiţi la diverse
maşini: maşini de stropit, cisterne, etc. De asemenea materialele compozite se pretează la
construcţia de apărători, pereţi de compartimentare, elemente de protecţie.
Tot în industria maşinilor agricole s-au introdus în ultimele decenii structuri compozite şi
materiale ceramice în construcţia unor cormene ale unor pluguri, urmărindu-se creşterea rezistenţei
la uzură. Aceşti compoziţi se obţini prin tratamente şi metalul cormenelor însăşi, supus unor astfel
de tratamente se transformă într-un compozit fie prin tratamente termice, sau termo-mecanice, fie
prin tratamente chimice. S-au dat astfel de aplicaţii la tema 2. Astfel plăcile curbe care idealizează
cormenele devin materiale compozite, stratul superficial exterior, cel puţin pe anumite zone, având
proprietăţi sensibil diferite de materialul intern. Aceeaşi este situaţia la brăzdare, plazuri, etc, în
general la organele de lucru care operează în contact direct cu solul.
Tot în categoria materialelor supuse la uzură intră şi duzele de maşinile de stropit, despre
care s-a scris la tema 2. Soluţiile vechi, bazate pe metale, în general neferoase, s-au dovedit mai
sensibile la abraziune decât materialele ceramice, mai nou folosite. Uzura mai lentă a acestora, în
aceleaşi condiţii de lucru, a făcut ca utilizarea materialelor ceramice în această zonă să se
generalizeze.
În general, în industria alimentară materialele compozite se folosesc cu atenţie deosebită
întrucât prin contactul cu alimentele pot avea loc reacţii chimice şi acestea ar putea conduce la
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
78
deteriorarea alimentelor sau, mai rău, s-ar putea ca alemente din aceste materiale sau combinaţii ale
acestora cu componentele chice ale alimentelor să ajungă în corpul uman, conducând la consecinţe
greu de anticipat.
Există, la ora actuală, o serie de preocupări cu caracter ecologic, care se manifestă puternic
în zona materialelor noi, vizând fabricarea unor noi tipuri de materiale din deşeuri rezultate în urma
procesării produselor agricole. Una dintre direcţiile interesante, [23], care deja se aplică pe scară
destul de largă, este fabricarea ambalajelor din materiale pe bază de amidon, de exemplu. S-au creat
şi se folosesc deja în comerţ pungi construite din amidon, aceste având o rezistenţă mecanică
suficientă pentru transporturi uşoare. Prin cercetări ulterioare se poate ca aceste materiale, prin
armare cu fibre organice mai rezistente, să capete utilizări şi la ambalajele pentru produse grele sau
chiar în zone cu solicitări mecanice mai mari, [23].
6.2 Modelarea unor structuri din materiale compozite-modele macrostructurale
Modelarea macrostructurală a materialelor compozite înseamna descrierea acestora prin
proprietăţi globale care diferă pe direcţii sau/şi straturi. Acest tip de model se generează simplu
folosind elementele finite din biblioteca programelor de elemente finite folosite şi completând exact
valorile caracteristicilor elastice sau elasto-plastice care le caracterizează (obţinute din certificatele
care le caracterizeazã sau din standarde). Aceste modele nu pot simula exact fenomenele care au loc
pentru fiecare componentã a materialului compozit (fibre, matrice), ci numai pentru materialul
compozit în întregime. Macromodelele sunt modele fenomenologice şi simulează global
comportamentul compozitelor, [14].
Pentru exemplul modelului fenomenologic de materiale compozite, am ales un rezervor
cilindric, a cărui model discretizat apare în fig. 1 împreună cu condiţiile pe frontieră care fixează
rezervorul pe un suport. În aceeaşi fig. 1, este dată şi încãrcarea prin presiune normală internă.
Fig. 1 Modelul structural al rezervorului.
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
79
Rezervorul are diametrul de 0.2 m şi 0.5 m lungime. Presiunea internă este uniformã şi
normală la pereţi, având valoarea 100000 N/m2.
Pentru comparaţie, se vor studia paralel două cazuri, rezervorul din material metalic (oţel) şi
rezervorul din material compozit. Materialul metalic are tensiunea limită de curgere 220 Mpa.
Peretele rezervorului metalic are grosimea de 2 mm. Rezervorul din material compozit are peretele
construit din 10 straturi de material compozit (stratul cu indicele 1 la interirorul cilindrului), fiecare
cu 0.5 mm grosime, straturile de indice par având fibrele orientate în lungul rezervorului, iar
straturile impare avand fibrele orientate perpendicular pe fibrele straturilor pare. Capetele
rezervorului construit din material compozit sunt construite în acelaşi mod, iar ataşarea capetelor se
face printr-o tehnică ce asigură comportamentul sigur al îmbinãrilor. Fixarea cilindrului se face pe
două zone semicirculare la capete, ca în fig. 1.
Fig. 2 Harta deplasãrilor relative rezultante în rezervorul metalic.
Fig. 3 Harta deplasãrilor relative rezultante în rezervorul construit din material compozit.
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
80
Se observã cã deplasarea relativã rezultantã (deformaţia) semnificativã, ux, este cu aproximativ 43
% mai mare la rezervorul metalic. Deformaţiile radiale sunt foarte mici, dar diferã la cele douã
structuri, fiind mai mare la rezervorul construit din material compozit decât la rezervorul construit
din metal. Starea de deplasare relativă rezultantă (deformaţia) în rezervoarele construite din cele
două tipuri de materiale apar în fig. 2 şi 3.
O reprezentare a stării de tensiune echivalentă în materialul compozit pe straturi (valori
maxime), apare în fig. 4.
Fig. 4 Distribuţia tensiunii pe starturile compozitului din care este construit rezervorul.
Lucrând în domeniul elastic liniar, s-a crescut încărcarea pâna la 200000 N/m2, caz în care în al 10-
lea strat al compozitului s-a ajuns la tensiunea echivalentã cu valoarea 90.22 Mpa. Procedând în
mod similar se poate determina la ce presiune învelişul rezervorului din material compozit ar ceda.
Cilindrul din material compozit are masa 3.388 kg, iar cel din metal, 5.911 kg.
6.3 Analiza materialelor compozite la nivel de microstructurã
În cazul în care utilizatorii lucrează într-un domeniu în care folosesc materiale compozite a
căror proprietăţi trebuie sa le deducă sau produc materiale compozite şi în faza de proiectare doresc
să simuleze comportamentul acestora şi să prognozeze performanţele lor, se pot folosi programele
de analiză structurală în scopul modelării microstructurale a materialelor compozite. Simularea
funcţionarii acestora pot facilita estimarea macroproprietăţilor acestora: modulul de elasticitate,
limita de plastificare, dacă există, deformaţia şi tensiunea limita de rupere, curbe caracteristice, etc.
Pentru macromodele toate aceste caracteristici sunt determinate experimental. Pentru aceasta
materialul trebuie mai întâi fabricat şi este mult mai costisitor a fabrica mai multe variante şi a le
încerca decât să se încerce simularea funcţionarii lor. Se poate folosi o unică verificare (dacă
aceasta reuşeşte) şi apoi se pot simula pe calculator comportamentele mai multor tipuri de materiale
compozite care variază puţin în raport cu varianta fabricată. Prin astfel de procedee se pot ameliora
calităţile materialelor compozite.
În modelele microstructurale cu elemente finite ale materialelor compozite, se pot folosi
pentru modelarea fibrelor elemente de tip fir sau bară subţire, iar pentru matrice elemente de tip
placă sau corp tridimensional. Se consideră că fiecare componenta are caracteristicile de material
cunoscute suficient de exact. Astfel de modele geometrice sunt la îndemâna operatorilor CAD, bine
monitorizaţi de specialiştii CAD. Cea mai mare dificultate la aceste modele constă în scara la care
se lucrează, datorită densităţii fibrelor în matrice şi limitării numărului de elemente finite,
dimensiunile porţiunii de material compozit obţinute fiind destul de mici.
Un material compozit obţinut prin reprezentarea fibrelor ca fire şi a matricii ca elemente de
tip plan, este cel a cărui schemă de discretizare, fixare şi încãrcare apare în fig. 5.
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
81
Un alt model de acelaşi tip este dat în fig. 6, unde s-a simulat existenţa unui defect în
material. Consecinţele solicitării unei porţiuni de material compozit cu defect – fibra ruptă sau gol
de fibră – sunt constatate în distribuţia deplasărilor relative rezultante şi tensiunilor echivalente sau
ale altor componente ale tensorului tensiunilor al lui Cauchy în microstructură (fig. 7).
Pe baza unor experimente numerice (rulări ale programului de analiză la diverse valori ale
încărcării şi pe diverse direcţii, facând raportul dintre sarcinã şi aria secţiunii (sau în alte modele
deplasarea pe direcţia sarcinii) se pot estima diferite componente ale tensorului modulilor de
elasticitate.
De asemenea, simularea, urmărind şi apariţia valorilor limită în tensiune sau deformaţie,
permite şi estimarea comportamentului materialului compozit în caz de avarie. Se poate încerca
comparaţia reacţiei unui astfel de material la şocuri şi compara reacţia acestuia cu reacţia
materialelor metalice sau comparaţia între două materiale compozite. Literatura de specialitate arată
că, în general, materialele compozite preiau mai bine şocurile. Astfel de materiale pot fi folosite pe
scară largă în industria echipamentelor agricole şi industriei alimentare la pereţi desparţitori, cutii şi
recipiente, apãrãtori, etc.
Fig. 5 Modelul structural al microstructurii unui material compozit (o portiune de material compozit), fixat si incarcat
pe direcţia fibrelor.
TEMA 6 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
82
Fig. 6 Comparaţie intre hartile tensiunilor Von Mises in portiunea de material compozit incarcat pe directia fibrelor
(stanga) şi încărcat perpendicular pe aceasta directive.
Fig. 7 Simularea unui material compozit cu defect (fibra ruptă) – stanga şi consecintele –drepata: harta deplasărilor
relative şi tensiunii echivalente.
De reţinut:
1) Modelarea macrostructurală a materialelor compozite;
2) Modelarea microstructurală a materialelor compozite;
3) Avantaje ale folosirii materialelor compozite în proiectare şi fabricaţie (optimizarea greutăţii
structurilor, simplificarea procedurilor de întreţinere, comportament mai bun la şocuri în multe
cazuri);
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
83
ANALIZA EŞECURILOR ŞI AVARIILOR ÎN CONSTRUCŢIA
ECHIPAMENTELOR TEHNICE SPECIFICE
Acest tip de aplicaţie a analizei structurale, foarte pretenţioasă, a fost întrodusă în programul
de formare al operatorului în domeniul proiectării asistate de calculator pentru a i se explica
utilitatea modelării geometrice la diferite nivele de analiză şi competenţă. Operatorul în proiectarea
asistată de calculator trebuie să fie capabil să construiască oricare dintre modelele geometrice care
apar în această temă. Mai mult decât atât el trebuie să respecte un principiu foarte important,
anume, acela al preciziei constructiei. Mai exact aceasta înseamnă că precizia de localizare a
punctelor trebuie să fie cea cerută de programul de analiză structurală (care este setat pentru o
anumită distanţă maximă de condensare a nodurilor. Acest aspect trebuie avut în vedere mai ales
atunci când se lucrează cu programe CAD (de exemplu AutoCAD) la construcţia modelului
geometric.
7.1 Structuri supuse la fenomene de obosealã
O structurã complexã prin geometria ei este cuţitul de la combinele de recoltat cereale.
Aceste organe au avut numeroase probleme de uzurã, ele lucrând într-un regim deosebit de greu:
uzuri prin frecare cu reazeme, uzuri prin frecare cu materialul tãiat, temperaturi înalte generate de
frecãri, miscãri vibratorii de frecvenţa mare.
S-a constatat că cedarea prematură a grinzii suport a lamelor aparatului de tăiere al
combinelor de recoltat cereale, apare ca rezultat al unui proces complex de uzură a pereţilor găurilor
executate în grindă şi în care se fixează niturile care prind lamele pe grindă. Gaura situată pe
mijlocul grinzii supusă la încovoiere, întindere şi compresiune, este un puternic concentrator de
tensiune. Ţinînd seama de frecvenţa mare de oscilaţie longitudinală a grizii şi implicit de oscilaţie
de încovoiere datorită perturbaţiei date de aparatul de transmitere a mişcării la capătul activ al
grinzii), 7 Hz, timp de 10 ore pe zi şi 100 zile pe campanie, rezultă un număr de aproximativ
25000000 de cicluri de solicitare pe campanie. Gaura (fiind un foarte puternic concentrator de
tensiune), se lărgeşte, nitul capătă jocuri şi, după ce jocul devine mare, cedarea survine la scurt
timp.
Aspectele de mai sus sunt foarte bine scoase în evidenţă de modelul simplificat al grinzii
considerat în această lucrare. Modelul structural apare în fig. 1, în care apar şi valorile deplasărilor
perturbatoare la capătul activ al grinzii: 15 mm vertical şi 5 mm lateral. Rezemările intermediare
corespund ghidajelor aparatului de tăiere. Deoarece în [15], [16] şi [17] am demonstrat că
principalul factor implicat în cedarea prematură a grinzii este perturbaţia în deplasare introdusă la
capul de transmitere a mişcării, nu am mai considerat şi incărcările inerţiale şi cele date de frecarea
dintre grindă şi ghidaj şi frecarea dintre cuţite şi materialul tăiat, deşi şi acestea contribuie la cedare.
Capul de transmitere a mişcării nu mai apare decît ca porţiunea dintre cele două bucăţi de platbandă
care alcătuiesc partea activă a grizii suport a lamelor. Porţiunea mai groasă a grinzii este formată
din trei bucăţi de platbandă de lăţime 20 mm şi grosime 5 mm, suprapuse pe lăţime, deci prima
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
84
parte a grinzii are grosimea de 15 mm, această porţiune fiind formată din primele patru regiuni din
fig. 1 situate la capătul din stînga sus, capăt în care se aplică şi perturbaţia. Următoarele şase regiuni
corespund porţiunii de grindă prevăzută cu întăritură, formată din două bucăţi de platbandă
suprapuse. În sfîrşit, porţiunea formată din grinda simplă începe cu regiunea a unsprezecea, de la
care în sus, grosimea platbandei este de numai 5 mm. Deoarece am neglijat forţele inerţiale şi
frecările, au fost reprezentate numai patru regiuni din această porţiune a grinzii. Fiecare dintre
regiuni are lungimea de 75 mm, găurile (cîte două pe fiecare regiune) avînd diametrul de 5 mm.
Materialul din care este construită grinda are modulul de elasticitate longitudinal E= 2.1 1011
N/m2,
coeficientul lui Poisson, = 0.3 şi densitatea de masă, = 7850 Kg/m3.
Curba caracteristică a materialului (oţel) , în sistem logaritmic, este dată în fig. 2. Pentru a putea
face analiza la oboseală am făcut mai întîi o analiză statică liniară (presupunînd că solicitarea la care
este supusă structura este în întregime în domeniul elsatic-liniar, în caz contrar analiza trebuind să
fie una neliniară pentru care este necesară şi curba tensiune – deformaţie în domeniul neliniar
corespunzătoare oţelului din care este construită structura). Rezultatul principal al acestei analize
este tensiunea echivalentă, dar pentru verificare se dau atît starea de deplasare relativă reazultantă
(fig. 3) cât şi starea de tensiune echivalentă (fig. 4) în structură, obţinute în urma solicitării aplicate
conform fig. 1.
Fig. 1. Modelul structural al grinzii suport a lamelor cuţitului aparatului de tăiere al combinelor de recoltat cereale.
Un detaliu al stării de tensiune echvalentă în zona cea mai solicitată a structurii apare în fig. 6. Se
observă că tensiunea maximă care apare în urma solicitării este de 296 MPa. Pentru a efectua
calculul la oboseală se introduce un singur eveniment de 25000000 cicluri, în fiecare ciclu
aplicându-se în mod alternativ structurii, starea de tensiune obţinută la analiza statică. Încărcarile se
aplică în număr de cinci, toate cu referire la unicul eveniment introdus (şi avut în vedere) aşa cum
se observă în fig. 8. Se rezolvă problema de calcul la oboseală, relativă la toate locaţiile nodale,
obţinînduse harta globală a factorului de uzură, ca în fig. 6, în care nu este vizibilă suficient de bine
zona de maximă oboseală. Pentru a observa mai bine această zonă (zona “slabă” a grinzii), se face
un detaliu care apare în fig. 7. Interpretarea acestui rezultat este următoarea: se confirmă faptul că
cedarea are loc începând de la frontiera unei găuri situate în imediata vecinătate a celui mai apropiat
ghidaj de zona întărită a grinzii suport a lamelor. Odată cu creşterea numărului de cicli aplicaţi zona
uzată se măreşte. Se observă că în zona critică, valoarea de 5.1968 a factorului de uzură indică de
fapt că materialul este solicitat prin evenimentul considerat la o solicitare care distruge structura în
mai puţin decît o cincime din timpul necesar aplicării celor 25000000 de cicli de solicitare (de tipul
celor din fig. 8). Rezultă că structura, în condiţiile de campanie considerată, va trebui schimbată
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
85
după mai puţin de 20 de zile, sau că o campanie de 100 de zile de recoltare consumă cel puţin cinci
grinzi cu lame.
Fig. 2 Curba tensiune alternantă – număr de cicli (diagrama de durabilitate sau diagrama lui Wöhler) pentru oţelul din
care este construită structura.
Fig. 3 Starea de deplasare relativă rezultantă în structură.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
86
Fig. 4 Starea de tensiune echivalentă în structură.
Fig. 5 Detaliu al stării de tensiune echivalentă în zona cea mai solicitată a grinzii.
Fig. 6 Harta globală a factorului de uzură (legat de durata de viaţă epuizată) al structurii.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
87
Soluţiile cele mai la îndemână pentru prelungirea duratei de viaţă a grinzii suport a lamelor
cuţitului aparatului de tăiere al combinelor de recoltat cereale sunt:
-fixarea lamelor pe grindă prin altă metodă decât prin nituire, metodă care să nu modifice secţiunea
transversală a grinzii (strîngere, presare, sudare, etc.);
-înlocuirea mecanismului care produce mişcarea sau revenirea la poziţia orizontală a celui vechi;
-creearea unui cap de legătură la grindă a bielei, care să producă reducerea amplitudinii
perturbatoare induse de mecanismul cu şaibă oscilantă;
-înlocuirea sistemului de tăiere cu grindă cu lame cu lame prin sisteme cu lanţuri acţionate circular
sau cu rozete pe care sunt montate lame.
Fig. 7 Detaliu al hărţii factorului de uzură al structurii, în zona de maximă solicitare.
Fig. 8 Încărcările introduse în programul de analiză la oboseală.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
88
7.2 Expertizarea cazurilor eşecurilor unor maşini şi utilaje – autocamionul MAZ
Unul dintre domeniile foarte complicate din punct de vedere ştiinţific şi practic este acela al
expertizelor cedării sau accidentelor structurilor. S-a dovedit, în ultimele 4 – 5 decenii că analiza
structurală poate aduce multe clarificări în problemele de decizie asupra cauzelor producerii
avariilor, făcând lumină în multe cazuri complicate (catastrofe aviatice sau maritime, accidente
militare, accidente de autoturisme, cedări de rezervoare sau alte componente ale unor instalaţii
chimice, clădiri, etc.). Pentru acest rogram de formare de perfecţionare am ales cazul unui grup
autocamioane MAZ, fabricate în Belarus şi exploatate pe un şantier de construcţii din România.
Aceste prezentau în mod sistematic o cedare prin crăpături a lonjeroanelor în partea din faţă sub
cabină. Camionul martor pentru efectuarea cercetărilor este prezentat în fig. 9, iar zona de cedare
este detaliată în fotografia din partea dreaptă a aceleiaşi fig. 9.
Fig. 9 Camionul MAZ (stânga) în laborator pentru identificarea zonei afectate de cedări şi detaliu de zonă (dreapta).
7.3 Analiza structurală a şasiului autobasculantei MAZ
Cel mai simplu modelul matematic structural este un model cu elemente finite de tip bara
pentru cadru şi de tip solid pentru cabina şi bena, aşa cum se observa în fig. 10 . Pentru bare s-au
luat caracteristicile de material naturale, reale, iar pentru cabină şi benă se folosesc caracteristici de
material astfel încăt să se realizeze gabaritul şi masa substructurii respective (totul reglându-se din
densitatea introdusă în calcul).
Rezultatele calculului distributiei tensiunii echivalente in structura, pentru valorile principale
ale acceleratiilor înregistrate sunt date in tabelul 1.
Pentru valorile din tabelul 1 ale tensiunii echivalente, în cazul în care în asamblarea dintre suportul
amortizorului şi lonjeron au loc jocuri, se amplifică tensiunile cu un coeficient de concentrare a
tensiunii cel puţin egal cu 3.2.
Pentru procesul de basculare s-au aplicat forţe în trei puncte : la capetele de susţinere ale benei: Fx=
43790 N şi Fy= -72820 N, iar la punctual de rezemare ale cilindrului hidraulic, Fx= -87570 N şi
Fy=-50560 N.
Sarcinile aplicate sunt în cocordanţă cu sarcinile înregistrate în timpul probelor în teren şi cu datele
din literatura de specialitate, [18], conform tabelului 2 (g= 9.81 m/s2).
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
89
Fig 10 Model structural elementar al autobasculantei MAZ.
Fig. 11 Distribuţia tensiunii echivalente în structura în caz în care traversa este asigurata şi bena este asigurată în 4
puncte, pentru sarcini dinamice inerţiale cu acceleraţia longitudinala 3.67 m/s2, acceleraţia laterală 5 m/s
2 şi acceleraţia
verticală -28.51 m/s2.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
90
Tabelul 1. Valori ale tensiunii în zona suportului amortizoarelor pe lonjeroane, pentru diferite variante de exploatare. Caz de solicitare Acceleratii, m/s2 Tensiunea echivalenta in zonele sensibile, MPa
longitudin
ala
verticală laterală Suport
amortizor,
stînga, spate
Suport amortizor
stinga, fata
Suport
amortizor
dreapta,
spate
Suport
amortizor
dreapta, fata
1) Static 0 -9.81 0 2.27 0.475 2.27 0.475
2) Solicitare combinata
cu traversa asigurata si
bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 5 21.87 16.6 17.10 18.10
3) Solicitare combinata
cu traversa asigurata si
bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 2 20.2 15.6 18.4 17.0
4) Solicitare combinata
cu traversa asigurata si
bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 16.7 57.03 45.37 52.22 37.30
5) Solicitare combinata
cu traversa dezasigurata
si bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 16.7 61.59 48.27 55.98 40.32
6) Solicitare combinata
cu traversa dezasigurata
si bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 5 22.98 17.24 17.14 17.71
7) Solicitare combinata
cu traversa dezasigurata
si bena asigurata in 4
puncte
3.67 -28.51 2 20.20 15.42 18.04 16.73
8) Cu traversa asigurata
si bena asig in 2 puncte
la spate
3.67 -28.51 5 37.40 44.10 24.47 16.18
9) Cu traversa asigurata
si bena asig in 2 puncte
la spate
3.67 -28.51 2 22.97 21.6 15.70 11.00
10) Cu traversa
dezasigurata si bena
asigurata in doua puncte
la spate
3.67 -28.51 2 22.81 21.48 15.32 10.66
11) Cu traversa
dezasigurata si bena
asigurata in doua puncte
la spate
3.67 -28.51 5 37.94 44.63 24.45 16.24
12) Cu traversa
asigurata si bena
asigurata in doua puncte
pe partea stinga
3.67 -28.51 5 36.73 30.49 36.7 30.46
13) Cu traversa
asigurata si bena
asigurata in doua puncte
pe partea stinga
3.67 -28.51 2 26.29 21.97 26.28 21.96
14) Cu traversa
dezasigurata si bena
asigurata in doua puncte
pe partea dreapta
3.67 -28.51 2 26.73 22.29 26.72 22.28
15) Cu traversa
dezasigurata si bena
asigurata in doua puncte
pe partea dreapta
3.67 -28.51 5 37.85 31.27 37.85 31.25
16) Basculare nereusita 21.60 24.62 21.60 24.62
Tabelul 2 Acceleraţii şi frecvenţe măsurate pe direcţie verticală.
Tip de drum Valoarea acceleratiei masurate pe
verticala, m/s2
Frecventa acceleratiei masurate pe
verticala, Hz
medie maxima
Drum in cimp pentru vehicule cu
pneuri
0.4 g 5 g 2.5 / 1.00 – 1.50
Drum acidentat in conditii care pun
in pericol siguranta conducatorului
0.35 g 4 g 5.00 / 1.5 -10.00
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
91
Fig. 12 Modelul structural elementar al autobasculantei MAZ folosit pentru simularea procesului de basculare.
Acceleraţii laterale mai mari decît 5.9 m/s2, sunt imposibile întrucât s-ar produce deraparea,
pe o pistă de încercare cu coeficientul de aderenţă de 0.6, iar cum în timpul probelor coeficientul de
aderenţă a fost de cel mult 0.2, acceleraţiile laterale maxime posibile sunt sub 3 m/s2. Valorile mai
mari decît aceasta ale acceleraţiei laterale se datorează numai mişcărilor organelor de lucru interne
ale autocamionului şi nu produc solicitări inerţiale ale acestuia.
Diferenţele puse în evidenţă de calculul teoretic (numeric) între diferitele cazuri de asigurare
ale basculantei, sunt nesemnificative. Motivele sunt următoarele:
1) Dezasigurarea traversei este suplinită cu succes de către întreaga structură de sprijin a benei pe
şasiu, care are traversele sale.
2) Dezasigurarea benei în punctele din faţă ar trebui să producă mici deplasări laterale ale acesteia,
cu intensitate mare în viraje. Dacă însă se ţine seama de frecarea dintre benă şi suportul acesteia, se
observă că acceleraţia minimă laterală care ar putea mişca bena este egală cu produsul dintre
coeficientul de frecare dintre suprafeţele benei şi suportului (minimum 0.3) şi acceleraţia
gravitaţională. Dacă se ia coeficientul de frecare minim de 0.3 atunci acceleraţia minimă laterală
care ar putea pune în evidenţă diferenţe apreciabile între cazul rulării cu bena asigurată complet şi
cazul rulării cu bena asigurată numai în spate, ar avea valoarea 2.943 m/s2. Ţinând seama că
acceleraţia minimă de derapare pe pistă de beton (cu coeficientul de aderenţă 0.6) este de
aproximativ 5.9 m/s2 şi că probele s-au desfăşurat pe drum acoperit cu zăpadă (coeficient de
aderenţă 0.2), şi cum nu s-au înregistrat derapări, se poate trage concluzia că acceleraţii laterale mai
mari de 2 m/s2 de provenienţă exterioară sistemului, nu au fost aplicate acestuia. Aşadar, diferenţe
experimentale între cazurile de rulare susmenţionate nu s-au putut pune în evidenţă.
Concluzia cea mai importantă care reiese din calculul teoretic, pentru şasiu (lonjeroane şi
treverse), este că structura este bine proiectată. Afirmaţia se face avînd în vedere că tensiunea
maximă admisibilă pentru un oţel de tip L42, reieşit în urma analizei chimice, în cazul cel mai critic
al ciclurilor simetrice care include solicitări complexe încovoiere-întindere-torsiune, are valoarea de
116.3 MPa. Tensiunea echivalentă (Von Mises) maximă găsită în exploatare prin calcul teoretic are
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
92
valoarea de 61.59 MPa, dar aceasta în cazul unei solicitări cu acceleraţie laterală de 16.7 m/s2,
imposibilă ca acceleraţie aplicată din exterior sistemului fără ca basculanta să derapeze şi chiar să se
răstoarne. În cazul unei valori acceptabile a acceleraţiei laterale, astfel încît basculanta să nu
derapeze, însă pe pistă de beton, nu pe zăpadă, anume 5 m/s2, valoarea maximă a tensiunii
echivalente în structură se atinge în cazul rulării cu traversa dezasigurată şi cu bena asigurată în
cele două puncte din spate, anume 44.63 MPa. Această valoare este însă mult mai mică decît
valoarea admisibilă, astfel încît îi conferă structurii un coeficient de siguranţă de peste 2.5.
Toate afirmaţiile de mai sus sunt făcute pentru cazul în care materialul din care sunt făcute
lonjeroanele precum şi calităţile îmbinărilor dintre suportul amortizoarelor şi lonjeroane, sunt
perfecte. Dacă materialul are imperfecţiuni (fisuri, etc.) sau în îmbinare există jocuri, atunci aceste
rezultate se amplifică cu un coeficient de concentrare a tensiunilor cu valoarea de cel puţin 3.2,
conform [19], de exemplu, şi atunci în material apar avarii fie prin oboseală fie prin propagarea
fisurilor. Dacă în material există fisuri din fabricaţie sau prelucrare, atunci chiar numai tensiunile
mici calculate, în raport cu valoarea admisibilă dată mai sus, sunt capabile, într-un regim normal
de lucru, să producă propagarea acestora, conform [20].
7.4 Teste virtuale pentru autobasculanta MAZ pe model structural cu elemente finite plane şi
solide
Modelele matematice pe care s- facut simularea funcţionării şasiului camionului sunt
obţinute din modelul elementar descris mai sus, prin metoda complexificării treptate. Modelul
prezentat în acest capitol este unul care, în afară de şasiu conţine şi modelul cabinei, lăzii şi osiilor,
inclusiv, în scop simulării efectelor funcţionării necorespunzătoare a cilindrilor hidraulici, a
cilindrilor înşişi.
Modelul structural poate fi văzut în fig. 13 şi 14. Modelul geometric este obţinut folosind
numai suprafeţe pentru substructurile cabină, ladă şi lonjeroane. Osiile sunt corpuri tridimensionale.
Prin urmare s-au folosit elemente finite 2 şi 3 – dimensionale, deci modelul este unul hibrid.
Rezemarea se face la zona în care osiile se sprijină pe roţi. Încărcarea modelului se face în primul
rând prin greutatea proprie introducând acceleraţia gravitaţională pe verticala considerată Oy.
Încărcarea suplimentară în ladă se poate face uniform prin creşterea densităţii materialului din care
aceasta este construită (modelul nu materialul real) sau prin încărcări masice repartizate uniform
(dacă se doreşte încărcare uniformă, sau neuniforme, pentru simularea unei încărcări concentrate pe
anumite zone ale lăzii).
7.5 Solicitarea structurii in cazul stationar, cu traversa asigurată
Acest caz de simulare urmăreşte, împreună cu următorul, să elucideze influenţa posibilă a
traversei din spatele cabinei asupra eventualului proces de distrugere care să aibă drept consecinţe
crăpăturile în lonjeron. Masa totală a structurii a fost considerată 26510.0 Kg, iar încărcarea pe
puntea faţă 7522.2 Kg. Viteza de deplasare se consideră nulă. Solicitările în lonjeroane în acest caz
apar în fig. 15, 16, 17 în detaliu şi în fig. 18 şi 19 pe o parte din întregul şasiu, parte conţinând
zonele sensibile, care la multe autobasculante au cedat.
Observaţia 1: Dacă o asemenea structură complexă ca cea din fig. 13 – 14 nu a fost desentă
cu precizia cerută de programul de analiză structurală atunci, la operaţia de condensare a nodurilor,
efectuată de specialistul în proiectare asistată de calculator, unele noduri, deşi aparent în imagine
identice, nu se vor cupla, nu se vor identifica în modelul numeric. Pentru acest motiv, elementele
cuplate prin astfel de noduri vor funcţiona liber, introducând deplasări relative foarte mari în zonă,
iar în zona de legare la structură sau într-o altă zonă, introducând tensiuni inacceptabile. Pentru
acest motiv, precizia în construcţia geometrică este capitală.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
93
Fig. 13 Modelul structural complex cu elemente finite pentru autobasculanta MAZ.
Fig. 14 Modelul structural complex cu elemente finite pentru autobasculanta MAZ, şasiul.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
94
Fig. 15 Harta componenetei in lungul lonjeronului a tensorului tensiunii, xx, pentru partea din faţă a sasiului.
Fig. 16 Harta componenetei transversale (verticala) pe lonjeron a tensorului tensiunii, yy, pentru partea din faţă a
sasiului.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
95
Fig. 17 Harta tensiunii echivalente , e (Von Mises), pentru partea din faţă a sasiului.
Fig. 16 Harta tensiunii echivalente pe partea din faţă a şasiului, structura având traversa asigurată.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
96
Fig. 17 Harta deplasării relative rezultante pe partea din faţă a şasiului, structura având traversa asigurată.
Modelul teoretic structural dă următoarele rezultate:
-Valorile extreme ale componentei în zona accesibila măsurării xx: -9.5 MPa … -2.0 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona inaccesibila măsurării xx: -42.1 MPa … 18.6 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona accesibila măsurării yy: -14.5 MPa … -12.0 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona inaccesibila măsurării yy: -41.0 MPa … 12.0 MPa;
-Valoarea maxima a tensiunii echivalente în zona accesibila măsurării: 16.0 MPa;
-Valoarea maximă a tensiunii echivalente în zona inaccesibila măsurării: 40.84 MPa;
-Valoarea maximă a deplasării relative în structura cu traversa asigurată : 0.00121 m
-Valoarea maximă a deplasării relative în zona suportilor amortizoarelor: 0.000268 m
-Valoarea maximă a deplasării relative în zona de maximă deplasare a lonjeroanelor: 0.00084 m
7.6 Solicitarea structurii în cazul staţionar, cu traversa complet neasigurată
Un nou test va simula o solicitare caracterizată prin masa totală a structurii de 26510.0 Kg,
încărcarea pe puntea faţă fiind de 7522.2 Kg. Viteza de deplasare se consideră nulă, ca şi la cazul
precedent. Spre deosebire de cazul precedent traversa faţă este neasigurată.
Rezultatele simulării, în acest caz, apar în fig. 20, 21, 22, 23. În fig. 24, este dată harta
componentei tensorului tensiune Cauchy în lungul lonjeronului, ca şi în fig. 15 pentru cazul
precedent de încărcare, ambele detaliind situaţia în zona găurilor unde s-au instalat fisurile.
Componenta verticală pe lonjeron a tensorului tensiune Cauchy este distribuită, în acest caz ca în
fig. 21, în zona de apariţie a fisurilor. În fig. 22 şi 23 se dă prin hartă color distribuţia tensiunii
echivalente în detaliu pe zona suspectă de cedare şi pe întreaga parte din faţă a şasiului, ceea ce
corespunde stării de tensiune echivalentă în structură de la simularea statică cu traversa asigurată
având rezultatele reprezentate grafic în fig. 17, 18.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
97
Fig. 20 Harta componenetei în lungul lonjeronului a tensorului tensiunii, xx, pentru partea din faţă a şasiului.
Fig. 21 Harta componenetei transversale (verticală) pe lonjeron a tensorului tensiunii, yy, pentru partea din faţă a
şasiului.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
98
Fig. 22 Harta tensiunii echivalente , e (Von Mises), pentru partea din faţă a şasiului.
Fig. 23 Harta tensiunii echivalente pe partea din faţă a şasiului, structura având traversa asigurată.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
99
Rezultate sintetice:
-Valorile extreme ale componentei în zona accesibila măsurării xx: -9.5 MPa … -7.0 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona inaccesibila măsurării xx: -42.0 MPa … 18.6 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona accesibila măsurării yy: -14.5 MPa … -8.0 MPa;
-Valorile extreme ale componentei în zona inaccesibila măsurării yy: -41.0 MPa … 38.3 MPa;
-Valoarea maximă a tensiunii echivalente în zona accesibila măsurării: 13.5 MPa;
-Valoarea maximă a tensiunii echivalente în zona inaccesibilă măsurării: 40 MPa;
-Valoarea maximă a deplasarii relative în structura cu traversa asigurată : 0.00121 m
-Valoarea maximă a deplasarii relative în zona suportilor amortizoarelor: 0.000268 m
-Valoarea maximă a deplasarii relative în zona de maxima deplasare a lonjeroanelor: 0.000863 m
7.7 Încãrcãri inerţiale cu valori ale acceleraţiei înregistrate în timpul încercarilor pe structura
în stare perfectă de funcţionare cu şi fără traversa asigurată
Pe acelaşi model structural, în ambele variante cu traversa asigurată şi neasigurată s-au făcut
în continuare teste cu acceleraţii măsurate în experimente de transport în teren accidentat, pentru a
observa efectele forţelor inerţiale.
Mai întâi s-a simulat deplasarea la valorile medii ale acceleraţiilor longitudinală: 2 m/s2,
transversală: 4 m/s2 , verticală: 6 m/s
2. Rezultatele se dau în tabelul 3.
Tabelul 3 Starea de tensiune si deplasare în zona din fata a sasiului în vecinatatea găurilor de fixare a suporţilor
amortizoarelor
Structura Cu traversa asigurată
Cu traversa neasigurată
minimă maximă minimă maxima
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-59.6 23.2 -59.9 23.9
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
accesibilă măsurării, MPa
-13.13 -6.0 -15.0 -7.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-74.73 52.2 -80.6 54.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
accesibila măsurării, MPa
-30.0 17.8 -28.66 11.5
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona apropiată de
găuri, MPa
77.5 - 77.79 -
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona accesibilă
măsurării, MPa
20.9 27.6 27.74 40.45
Deplasarea relativă rezultantă
maxima a structurii, m
7- 0.00305 - 0.00307
Deplasarea relativă rezultantă a
lonjeroanelor în dreptul traversei, m
- 0.00140 - 0.00172
Deplasarea relativă rezultantă în
zona suporţilor amortizoarelor, m
- 0.00120 - 0.00135
Pentru cazul în care se simulează deplasarea autobasculantei la valorile maxime ale acceleraţiilor
longitudinală: 3 m/s2, transversală: 6 m/s
2 , verticală: 10 m/s
2, rezultatele sunt date în tabelul 5.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
100
Tabelul 4 Starea de tensiune şi deplasare in zona din fata a şasiului în vecinatatea gãurilor de fixare a suporţilor
amortizoarelor
Structura Cu traversa asigurata
Cu traversa neasigurata
minima maxima minima maxima
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-77.3 29.8 -77.0 30.0
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
accesibilă măsurării, MPa
-16.8 -10.3 -16.8 -10.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-106.5 68.0 -108.5 68.1
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
accesibila măsurării, MPa
-38.0 18.5 -38.1 27.2
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona apropiată de
găuri, MPa
- 102.0 - 102.0
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona accesibilă
măsurării, MPa
- 36.7 - 36.9
Deplasarea relativă rezultantă
maxima a structurii, m
- 0.00448 - 0.00451
Deplasarea relativă rezultantă a
lonjeroanelor în dreptul traversei, m
0.0015 0.00189 0.00153 0.00194
Deplasarea relativă rezultantă în
zona suporţilor amortizoarelor, m
- 0.0019 - 0.0019
În cazul simulării deplasării cu forţe inerţiale normale în regim de suspensie slăbită, cu
aceleraţiile longitudinală: 3 m/s2,transversală: 6 m/s
2, verticală: 10 m/s
2, se obţin rezultatele din
tabelul 5.
Tabelul 5 Starea de tensiune şi deplasare în zona din faţă a şasiului în vecinatatea găurilor de fixare a suporţilor
amortizoarelor
Structura Cu traversa asigurata
Cu traversa neasigurata
minima maxima minima maxima
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-298.0 230.0 -295.7 230.0
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
accesibilă măsurării, MPa
-66.3 35.3 -65.6 32.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-377.0 414.9 -373.0 413.9
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
accesibila măsurării, MPa
-147.5 128.0 -145.8 119.0
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona apropiată de
găuri, MPa
- 366.7 - 365.8
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona accesibilă
măsurării, MPa
- 132.1 - 130.5
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
101
Deplasarea relativă rezultantă
maxima a structurii, m
- 0.005170 - 0.005180
Deplasarea relativă rezultantă a
lonjeroanelor în dreptul traversei, m
0.003068 0.00307 0.003086 0.0030717
Deplasarea relativă rezultantă în
zona suporţilor amortizoarelor, m
- 0.002388 - 0.002419
Parametrii de avarie pot fi atinşi la valori mai mici ale acceleraţiilor dacă arcurile sunt mai
mult slabite (constanta de rigiditate a arcurilor), de exemplu al valorile acceleraţiilor: longitudinală:
2 m/s2, transversală: 2 m/s
2 , verticală: 6 m/s
2. Rezultã datele din tabelul 6.
Tabelul 6 Starea de tensiune şi deplasare în zona din faţă a şasiului în vecinatatea găurilor de fixare a suporţilor
amortizoarelor
Structura Cu traversa asigurată
Cu traversa neasigurată
minimă maximă minimă maximă
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-237.0 159.0 -236.0 158.0
Valorile extreme ale componentei
xx a tensorului tensiunii în zona
accesibilă măsurării, MPa
-76.5 36.5 -76.0 36.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
apropiată de găuri, MPa
-322.0 296.0 -320.0 295.0
Valorile extreme ale componentei
yy a tensorului tensiunii în zona
accesibila măsurării, MPa
-148.0 108.5 -147.0 108.0
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona apropiată de
găuri, MPa
- 301.3 - 299.8
Valorile extreme ale tensiunii
echivalente e în zona accesibilă
măsurării, MPa
- 133.5 - 130.5
Deplasarea relativă rezultantă
maxima a structurii, m
- 0.00300 - 0.00301
Deplasarea relativă rezultantă a
lonjeroanelor în dreptul traversei, m
0.00177 0.0018 0.0018 0.00184
Deplasarea relativă rezultantă în
zona suporţilor amortizoarelor, m
- 0.001452 - 0.001461
Testele astfel efectuate au arătat că nu asigurarea sau neasigurarea traversei provoacă
creşteri periculoase în zona de apariţie a fisurilor. S-a constatat pe aceleşi model, şi măsurările au
confirmat, că singura explicaţie pentru apariţia fisurilor era funcţionarea necorespunzătoare a
amortizoarelor, care cedau în timp, transformându-se în veritabile elemente de sprijin rigide şi
acţionând dur asupra pereţilor găurilor de fixare de pe lonjeron, ceea ce a condus la apariţia şi
propagarea fisurilor.
Observaţia 2: Aceasta este o observaţie relativă la observaţia 1 şi se referă la situaţia în care
totuşi imprecizia de construcţie geometrică s-a produs, adicăexistă cel puţin două noduri (iniţial
două puncte ale structurii ideale) care nu au aceleaşi coordonate (foarte apropiate dar nu exact
aceleaşi pentru rezoluţia programului de analiză structurală). Dacă la prima rulare a modelului se
constată simptome de tipul celor descrise în observaţia 1, atunci pentru identificarea situaţie trebuie
dată comanda de animare a structurii. La animare se constată identifică clar zona sau zonele care au
aceste probleme. Pentru reparare se condensează nodurile care nu coincid deşi ar trebui, printr-o
comandă suplimentară cu distanţa maximă de condensare setată la o valoare mai mare.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
102
Fig. 24 Starea de tensiune echivalentă în zona din faţă a lonjeroanelor, pentru cazurile de solicitare în deplasare.
Fig. 25 Starea deformată a structurii (amplificată pentru uşurinţa vizualizării), pentru acest caz de solicitare.
Exemple numeroase apar în acest domeniu şi în literatura de specialitate din întreaga lume.
Un eşec al unui organ de lucru al unui tractor pe şenile este analizat în [21], de exemplu.
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
103
Fig. 26 Suprafaţa de rupere a axului.
Fig. 27 Modelarea şi rezultate obţinute cu ajutorul metodei elementelor finite.
Eşecul axului de fixare a lamei tractorului Komatsu D 155 A-1 are loc prin rupere după o suprafaţă
a cărei fotografie apare în fig. 26. Modelul structural cu elemente finite şi harta distribuţiei tensiunii
Von Misses pe forma deformată a structurii apare în fig. 27. Analiza a dovedit că eşecul axului nu a
fost cauzat de oboseala în condiţii de lucru foarte grele, ci de calitatea materialului folosit pentru
construcţie.
De reţinut:
1) Probleme complexe ale analizei structurale în domeniul mecanicii structurilor şi descrierea
geoemetriei acestora – exemple;
2) Principiul de precizie în construcţia geometriei structurilor;
3) Descrierea precisă a geometriei, consecinţe ale nerespectării preciziei şi remedierea situaţiei
(observaţia 1 şi 2);
TEMA 7 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
104
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
105
APLICAŢII ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI: MASE, MĂRIMI
STEREOMECANICE, LUNGIMI, ARII, VOLUME
Aplicaţiile descrise în acest capitol sunt aplicaţii care servesc cunoaşterii unor caracteristici
uzuale ale structurii construite pentru a fi supusã analizei structurale. Caracteristicile la care ne
referim se pot calcula şi folosind oricare dintre programele CAD, cu rare excepţii. Steroemecanica
este o denumire mai veche pentru mecanica corpurilor rigide, [8], [22]. Mărimile caracteristice ale
stereomecanicii sunt masele şi momentele de inerţie, de fapt componentele tensorului momentelor
de inerţie, valorile principale ale acestuia şi cosinuşii directori ai axelor principale de inerţie. De
asemenea, o mărime importantă în calculele de stereomecanică este vectorul centrului de masă sau
de greutate ale structurilor analizate. Aceste mărimi se folosesc îndeosebi pentru estimarea ţinutei
de drum în transport şi a celei în lucru şi sunt foarte importante pentru utilaje care lucrează în
pantă. Pentru a familiariza operatorii CAD cu extragerea acestor caracteristici se dau în continuare
câteva exemple.
8.1 Barã simplã modelată 1D
Primul exemplu considerã o structurã simplã, poate cea mai simplã posibilã, o barã cu
secţiune transversalã de forma unui pãtrat cu latura de lungime 0.01 m (toate unitãţile de mãsurã
sunt în SI). Bara are lungimea de 1 m. Aceastã barã se modeleazã prin idealizare cu axa barei – în
acest caz dreapta care uneşte cele douã secţiuni transversale în formã de pãtrat, paralele. Axa este
perpendicularã pe cele douã secţiuni de capãt. Bara este rezematã simplu la un capãt şi încastratã la
celãlalt. Materialul din care este construitã bara este oţel cu E= 2.1·1011
N/m2, coeficientul de
contracţie transversalã (Poisson), ν= 0.3, densitatea de masã, ρ= 7850 kg/m3. În prezentul capitol nu
intereseazã stãrile de deplasare relativã, deformaţie specificã sau tensiune în structurã, ci numai
mãrimile adiţionale pe care programul le calculeazã. Se dã în continuare listingul cu mãrimile
stereodinamice calculate de programul de analizã structuralã. Modelul structural apare în fig. 1. MASSPROP,0,1,10,1,0
Mass Distribution Table
Physical Properties: Centroids w.r.t. Coord. Sys. [0]:
x y z
Length = 1 CGL = ( 0.5 , 0 , 0 )
Area = 0 CGA = ( 0 , 0 , 0 )
Volume = 0.0001 CGV = ( 0.5 , 0 , 0 )
Mass = 0.785 CG = ( 0.5 , 0 , 0 )
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
106
Ixx | 0 | 0 | 0.0008333 | 6.542
Iyy | 0.3333 | 0 | 3.333e-005 | 0.2617
Izz | 0.3333 | 0 | 0.0008667 | 6.803
Ixy | 0 | 0 | 0 | 0
Iyz | 0 | 0 | 0 | 0
Izx | 0 | 0 | 0 | 0
Rx | 0 | 0 | 2.887 | 2.887
Ry | 0.5774 | 0 | 0.5774 | 0.5774
Rz | 0.5774 | 0 | 2.944 | 2.944
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. CG's in Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 0 | 0 | 0.0008333 | 6.542
Iyy | 0.08333 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
Izz | 0.08333 | 0 | 0.0008417 | 6.607
Ixy | 0 | 0 | 0 | 0
Iyz | 0 | 0 | 0 | 0
Izx | 0 | 0 | 0 | 0
Rx | 0 | 0 | 2.887 | 2.887
Ry | 0.2887 | 0 | 0.2887 | 0.2887
Rz | 0.2887 | 0 | 2.901 | 2.901
Principal Moments of Inertia ( w.r.t. CG's ) :
Length Area Volume Mass
I1 | 0.08333 | 0 | 0.0008417 | 6.607
I2 | 0.08333 | 0 | 0.0008417 | 6.607
I3 | 0 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
Direction Cosine Vectors ( w.r.t. Coord. System [0] ) :
Length Area Volume Mass
a11 | 0 | 0 | 0 | 0
a21 | 1 | 0 | 0 | 0
a31 | 0 | 0 | 1 | 1
a12 | 0 | 0 | 1 | 1
a22 | 0 | 0 | 0 | 0
a32 | 1 | 0 | 0 | 0
a13 | 1 | 0 | 0 | 0
a23 | 0 | 0 | 1 | 1
a33 | 0 | 0 | 0 | 0
Lungimea furnizatã este cea introdusã de operator, 1 m. Centrul de greutate al barei idealizate are
coordonatele (0.5, 0.0, 0.0). Deoarece modelul structural este 1-dimensional, aria secţiunii
transversale este nulã, iar centrul ei de greutate este originea. Volumul barei este de 0.0001 m3. Se
observã cã programul dã pentru masa structurii valoarea 0.785 kg. Dupã cum se constatã prin
calcule elementare, aceste valori sunt în concordanţã cu calculul clasic.
În continuare în listă se dau componentele tensorului de inerţie şi raza de giraţie. Componentele
tensorului de inerţie intervin în probleme de dinamica rigidului, adicã în probleme în care bara
privitã ca rigid se mişcã, de exemplu ca parte a unui mecanism sau liberã. Raza de giraţie sau de
inerţie se defineşte ca rãdãcina pãtratã a raportului dintre momentul de inerţie al secţiunii
considerate şi aria acesteia şi se foloseşte tot în calcule de dinamica solidului rigid (stereodinamicã).
Aceste mãrimi pot fi cerute de structuralişti în vederea furnizãrii cãtre eventuali clienţi care
simuleazã dinamica unor solide rigide de aceastã formã. Aceste mãrimi se dau în raport cu originea
sistemului absolut de coordonate dar şi în raport cu centrul de greutate al structurii. În final se dau
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
107
cosinuşii directori ai axelor principale de inerţie ale structurii. Aceste mãrimi formeazã setul de
mãrimi stereodinamice pe care un program de analizã structuralã îl furnizeazã dupã introducerea
datelor şi pe care operatorul CAD trebuie sã ştie sã-l furnizeze la rândul lui specialiştilor care cer
aceste date. Pentru a obţine aceste date este necesarã parcurgerea etapelor:
Fig. 1 Modelul structural al barei drepte de secţiune pãtratã.
1.modelarea geometricã
2.definirea caracteristicilor secţiunii transversale a barei;
3.alegerea tipului de elemente finite si ale caracteristicilor acestora
5.se aleg caracteristicile de material
6. se face discretizarea structurii
7 se condenseazã nodurile
8. se verificã structura
9.se ruleazã programul
10.se pot extrage datele stereodinamice.
Analiza continuã cu extragerea altor date şi post-procesare. În acest capitol intereseazã
numai datele stereomecanice. Operatorul CAD efectueazã obligatoriu numai etapele 1 şi 10, şi
numai facultativ celelalte etape, pentru structuri simple. Pentru extragerea caracteristicilor de mai
jos este necesarã numai parcurgerea etapelor 1-6.
8.2 Placã planã idealizatã printr-o porţiune de suprafaţã
Aceleaşi caracteristici masice şi stereomecanice sunt extrase pentru modelul 2D al unei plãci
de oţel de formã pãtratã cu latura 1 m şi grosimea 10 mm. Modelul (numai geometric şi
discretizarea) plãcii este dat în fig. 2. Se observã cã pentru calculul caracteristicilor stereomecanice
nu este necesarã precizarea condiţiilor pe frontierã şi nici a încãrcãrilor. Lista caracteristicilor
masice şi stereodinamice este datã în continuare.
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
108
MASSPROP,0,1,100,1,0
Mass Distribution Table
Physical Properties: Centroids w.r.t. Coord. Sys. [0]:
x y z
Length = 0 CGL = ( 0 , 0 , 0 )
Area = 1 CGA = ( 0.5 , 0 , 0.5 )
Volume = 0.01 CGV = ( 0.5 , 0 , 0.5 )
Mass = 78.5 CG = ( 0.5 , 0 , 0.5 )
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 0 | 0.3333 | 0.003333 | 26.17
Iyy | 0 | 0.6667 | 0.006667 | 52.33
Izz | 0 | 0.3333 | 0.003333 | 26.17
Ixy | 0 | 0 | 0 | 0
Iyz | 0 | 0 | 0 | 0
Izx | 0 | 0.25 | 0.0025 | 19.62
Rx | 0 | 0.5774 | 0.5774 | 0.5774
Ry | 0 | 0.8165 | 0.8165 | 0.8165
Rz | 0 | 0.5774 | 0.5774 | 0.5774
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. CG's in Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 0 | 0.08333 | 0.0008334 | 6.542
Iyy | 0 | 0.1667 | 0.001667 | 13.08
Izz | 0 | 0.08333 | 0.0008334 | 6.542
Ixy | 0 | 0 | 0 | 0
Iyz | 0 | 0 | 0 | 0
Izx | 0 | -1.788e-007 | -3.26e-009 | 3.771e-005
Rx | 0 | 0.2887 | 0.2887 | 0.2887
Ry | 0 | 0.4082 | 0.4082 | 0.4082
Rz | 0 | 0.2887 | 0.2887 | 0.2887
Principal Moments of Inertia ( w.r.t. CG's ) :
Length Area Volume Mass
I1 | 0 | 0.1667 | 0.001667 | 13.08
I2 | 0 | 0.08333 | 0.0008334 | 6.542
I3 | 0 | 0.08333 | 0.0008334 | 6.542
Direction Cosine Vectors ( w.r.t. Coord. System [0] ) :
Length Area Volume Mass
a11 | 0 | 0 | 0 | 0
a21 | 0 | 1 | 1 | 1
a31 | 0 | 0 | 0 | 0
a12 | 0 | 0.6508 | 0.7727 | -0.7075
a22 | 0 | 0 | 0 | 0
a32 | 0 | 0.7593 | 0.6347 | 0.7068
a13 | 0 | 0.7593 | 0.6347 | 0.7068
a23 | 0 | 0 | 0 | 0
a33 | 0 | -0.6508 | -0.7727 | 0.7075
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
109
Se observã cã masa este exactã, un calcul teoretic exact conducând la aceeaşi valoare de
78.5 Kg., iar centrul de masã în sistemul de coordonate care apare în fig. 2, sistemul de coordonate
absolut este corect – mijlocul plãcii în planul xOz. Volumul plãcii este de asemenea corect calculat,
iar lungimea în acest caz nu are sens decât dupã direcţii, ceea ce nu este cazul. În continuare se dau
componentele tensorului de inerţie şi raza de giraţie în sistemul absolut şi în sistemul de coordonate
paralel cu acesta dar cu originea în centrul de masã al plãcii. Se mai dau momentele principale de
inerţie şi cosinuşii directori ai axelor principale de inerţie. Modelul a fost discretizat în 100
elemente finite, câte 10 pe fiecare laturã. Pentru aceeaşi precizie (exactitate), pentru aceastã formã
geometricã foarte regulatã, se putea lucra şi cu un singur element.
Fig. 2 Modelul idealizat al plãcii plane cu forma pãtratã de laturã 1 m şi grosime 10 mm.
8.3 Barã modelată 3D
Pentru acest exemplu se modeleazã 3D bara de la primul exemplu, cu secţiunea pãtratã de
laturã 10 mm şi lungimea 1 m. Modelul structural, pânã la discretizare apare în fig. 3. Listingul cu
caracteristici masice şi stereomecanice este dat în continuare. MASSPROP,0,1,40,1,0
Mass Distribution Table
Physical Properties: Centroids w.r.t. Coord. Sys. [0]:
x y z
Length = 0 CGL = ( 0 , 0 , 0 )
Area = 0 CGA = ( 0 , 0 , 0 )
Volume = 0.0001 CGV = ( 0.5 , 0.005 , 0.005 )
Mass = 0.785 CG = ( 0.5 , 0.005 , 0.005 )
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. Coord. Sys. [0] ) :
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
110
Length Area Volume Mass
Ixx | 0 | 0 | 6.667e-009 | 5.233e-005
Iyy | 0 | 0 | 3.334e-005 | 0.2617
Izz | 0 | 0 | 3.334e-005 | 0.2617
Ixy | 0 | 0 | 2.5e-007 | 0.001963
Iyz | 0 | 0 | 2.5e-009 | 1.963e-005
Izx | 0 | 0 | 2.5e-007 | 0.001963
Rx | 0 | 0 | 0.008165 | 0.008165
Ry | 0 | 0 | 0.5774 | 0.5774
Rz | 0 | 0 | 0.5774 | 0.5774
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. CG's in Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 0 | 0 | 1.667e-009 | 1.308e-005
Iyy | 0 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
Izz | 0 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
Ixy | 0 | 0 | -6.03e-013 | -4.992e-009
Iyz | 0 | 0 | -4.045e-015 | -3.353e-011
Izx | 0 | 0 | -6.132e-013 | -5.408e-009
Rx | 0 | 0 | 0.004082 | 0.004082
Ry | 0 | 0 | 0.2887 | 0.2887
Rz | 0 | 0 | 0.2887 | 0.2887
Principal Moments of Inertia ( w.r.t. CG's ) :
Length Area Volume Mass
I1 | 0 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
I2 | 0 | 0 | 8.334e-006 | 0.06542
I3 | 0 | 0 | 1.667e-009 | 1.308e-005
Direction Cosine Vectors ( w.r.t. Coord. System [0] ) :
Length Area Volume Mass
a11 | 0 | 0 | 3.669e-006 | -7.565e-006
a21 | 0 | 0 | 0.0005562 | 1
a31 | 0 | 0 | 1 | 0.001126
a12 | 0 | 0 | -3.727e-006 | -6.967e-006
a22 | 0 | 0 | -1 | -0.001124
a32 | 0 | 0 | 0.0005556 | 1
a13 | 0 | 0 | 1 | 1
a23 | 0 | 0 | -3.729e-006 | 7.557e-006
a33 | 0 | 0 | -3.667e-006 | 6.976e-006
Se constatã concordanţa cu modelul 1D al aceleiaşi structuri şi cu teoria, structura fiind de o
maximã simplitate. Astfel, verificarea pe structuri simple este încheiatã. În continuare se dã un
exemplu de structurã complexã pentru care au fost extrase caracteristicile stereomecanice.
8.4 Cadru de maşină agricolă complexă modelat hibrid 1D şi 2D
Acest exemplu este maşina complexã din fig. 4 – cultivatorul CPA – 5.6, proiectat şi realizat
la INMA, de fapt un cadru pentru un cultivator echipat şi cu alte sisteme, pentru care este foarte
important comportamentul în transport. Structura are o lungime relativ mare în transort, care în
poziţia de lucru se transformã în mare parte în lãţime de lucru, fiind o maşinã de mare productivitate
pentru cultura mare. Lungimea structurii în poziţie de transport este 7.25 m. Împreunã cu tractorul
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
111
care o tracteazã se ajunge în tranport la un vehicul de peste 11 m. Pentru acest motiv este foarte
importantã ţinuta de drum a unui astfel de agregat, în special comportamentul la viraje, în pante, etc.
Studiul dinamicii prin simulare este legat de cunoaşterea momentelor de inerţie, masã, etc. Pentru
acest motiv, cunoaşterea mãrimilor stereomecanice este foarte importantã pentru astfel de maşini de
mare capacitate, care în poziţie de transport îşi transformã lãţimea de lucru în lungime de transport.
Caracteristicile stereomecanice ale acestei structuri apar în lista de mai jos.
Fig. 3 Structurã 3D elementarã - barã cu secţiune pãtratã de laturã 10 mm şi lungime 1 m.
Fig. 4 Cadru de maşinã agricolã complexã.
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
112
MASSPROP,0,1,715,1,0
Mass Distribution Table
Physical Properties: Centroids w.r.t. Coord. Sys. [0]:
x y z
Length = 22.27 CGL = ( 3.018 , -0.006371 , 0.1021 )
Area = 0.0972 CGA = ( 0 , 0.006066 , 0.03238 )
Volume = 0.03273 CGV = ( 2.956 , -0.03153 , 0.09372 )
Mass = 257 CG = ( 2.956 , -0.03153 , 0.09372 )
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 1.641 | 0.002068 | 0.00246 | 19.31
Iyy | 299.7 | 0.001235 | 0.442 | 3470
Izz | 299 | 0.0008333 | 0.4411 | 3463
Ixy | 1.291 | 0 | -8.256e-005 | -0.6481
Iyz | -0.09753 | 0.0005874 | -0.0001694 | -1.33
Izx | 6.869 | 0 | 0.009094 | 71.39
Rx | 0.2714 | 0.1459 | 0.2741 | 0.2742
Ry | 3.668 | 0.1127 | 3.675 | 3.675
Rz | 3.664 | 0.09259 | 3.671 | 3.671
Moments of Inertia and Radii of Gyration ( w.r.t. CG's in Coord. Sys. [0] ) :
Length Area Volume Mass
Ixx | 1.408 | 0.001963 | 0.00214 | 16.8
Iyy | 96.56 | 0.001133 | 0.1556 | 1222
Izz | 96.09 | 0.0008298 | 0.155 | 1217
Ixy | 1.72 | 0 | 0.002969 | 23.31
Iyz | -0.08305 | 0.0005683 | -7.271e-005 | -0.5707
Izx | 0.009118 | 0 | 2.382e-005 | 0.1868
Rx | 0.2514 | 0.1421 | 0.2557 | 0.2557
Ry | 2.082 | 0.108 | 2.18 | 2.18
Rz | 2.077 | 0.09239 | 2.176 | 2.176
Principal Moments of Inertia ( w.r.t. CG's ) :
Length Area Volume Mass
I1 | 96.6 | 0.001963 | 0.1557 | 1222
I2 | 96.08 | 0.00157 | 0.155 | 1217
I3 | 1.377 | 0.0003932 | 0.002083 | 16.35
Direction Cosine Vectors ( w.r.t. Coord. System [0] ) :
Length Area Volume Mass
a11 | -0.01788 | 1 | -0.01928 | -0.01928
a21 | 0.9869 | 0 | 0.9945 | 0.9944
a31 | 0.1606 | 0 | 0.1034 | 0.1035
a12 | 0.002665 | 0 | 0.00162 | 0.001618
a22 | -0.1617 | -0.793 | -0.1059 | -0.106
a32 | 0.9868 | 0.6092 | 0.9944 | 0.9944
a13 | 0.9998 | 0 | 0.9998 | 0.9998
a23 | 0.01807 | -0.6092 | 0.01934 | 0.01934
a33 | 0.0002613 | -0.793 | 0.00043 | 0.0004348
Lungimea datã în listã corespunde lungimii sumate a tuturor elementelor 1-dimensionale ale
structurii, având valoarea 22.27 m. Aria elementelor de tip 2D, folosite pentru modelarea unei
substructuri de plãci în partea din spate (în poziţie de transport) şi a uneia mai mici în partea din
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
113
faţã, este de 0.0972 m2. Volumul întregii structuri are valoarea 0.03273 m
3, iar masa (materialul
fiind oţel) este de 257 kg (partea modelatã a structurii). Centrul de greutate se are, în sistemul global
de coordonate din fig. 4, coordonatele: x= 2.956 m , y= -0.03153 m , z= 0.09372 m.
Componentele tensorului de inerţie, valorile principale ale acestuia şi cosinuşii directori ai axelor
principale de inerţie, sunt date în continuarea listei, fiind informaţii importante pentru simularea
comportamentului dinamic al structurii în transport. De exemplu ştiind cã solul, atunci când
structura se sprijinã pe roţi are cota aproximativã y= -1 m, rezultã cã centrul de greutate se aflã, faţã
de sol, la înãlţimea aproximativã de 0.68 m, o înãlţime deloc neglijabilã.
O ultimã observaţie utilã pentru operatorii CAD care abordeazã programe de analizã
structuralã este aceea cã folosind modele plane (2D) ale secţiunilor transversale a diferite bare, pot
calcula momentele de inerţie ale acestora folosind facilitãţile programelor de analizã structuralã.
De reţinut:
1) Definiţia stereomecanicii;
2) Marimile stereomecanice (enumerare);
3) Domenii de utilizare a mărimilor stereomecanice;
4) Exemple de citire a fişierelor conţinând datele stereomecanice ale structurilor idealizate.
TEMA 8 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
114
BIBLIOGRAFIE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
115
BIBLIOGRAFIE
[1] http://www.asro.ro/romana/standard/index.html
[2] http://ro.wikipedia.org/wiki/Material_compozit;
[3] http://dexonline.ro/definitie/compozit ;
[4] Vedinaş Ioan, Creţu Emil, Elemente de nanotehnologie, Universitatea Titu Maiorescu, Bucureşti, 2007;
[5] http://www.dex-tex.info/dictionartextil/id.Nanotub+de+carbon/i.html
[6] Eker B., Akodogan A., Vardar A., Using of Composite Material in Wind Turbine Blades, Journal of Applied
Sciences, 6 (14): 2917 – 2921, 2006
[7] http://www.allbusiness.com/manufacturing/machinery-manufacturing/101892-1.html
[8]Iacob C., Gheorghita St., I., Soare M., Dragos L., Dictionar de mecanica, Editura Ştiinţifica si Pedagogică,
Bucuresti, 1980
[9] Drobota V., Rezistenta materialelor, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982
[10] Muraru V., Constantin N., Cardei P., Sfiru R., Analiza structural a masinii MATINA pentru lucrari ale solului,
INMATEH 2/2010, p. 15 – 23
[11] Krasnicenko, A., V., Manualul constructorului de maşini agricole, vol. 2, Editura Tehnică , Bucureşti, 1964
[12] Letoşnev, M., N., Maşini agricole, Ministerul Agriculturii şi silviculturii, Editura Agro-Silvică de Stat, Bucureşti,
1959
[13] Buzdugan, Gh. Rezistenţa materialelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980
[14] Zohdi, T.I., Wriggers, P. (2005), Introduction to Computational Micromechanics, LNACM 20, pp. 1-6, Springer
Publ
[15] Cârdei P., Muraru V., Cîrdei R., Analiza structurală (verificarea la rezistenţă) folosind metoda elementelor finite, a
unor componente ale combinelor de recoltat cereale. Verificarea la rezistenţă (calcul static) pentru componente de la
combinele de recoltat cereale, contract INMA-SC Semănătoarea SA, 1995
[16] Cârdei P., Muraru V., Cîrdei R., Analiza structurală (verificarea la rezistenţă) folosind metoda elementelor finite, a
unor componente ale combinelor de recoltat cereale.Calculul dinamic (frecvenţe proprii, moduri proprii şi pierderea
stabilităţii (flambaj)), pentru componente de la combinele de recoltat cereale, contract INMA-SC Semănătoarea SA,
1995
[17] Cârdei P., Muraru V., Stanciu L., Cîrdei R., Sfîru R., Analiza structurală a principalelor elemente , pirese şi
organe de maşini, utilizate in construcţia de maşini agricole. Catalog sinteza de piese, elemente şi organe de maşini,
verificate , optimizate şi studiate din punctul de vedere al comportamentului la oboseală, contract ICSITMUA-MCT,
1996
[18] Cyril M. Harris, Charles E. Crede, Şocuri si vibratii, ditura Tehnica, Bucuresti 1969
[19] R. E. Peterson, Stress Concentation Factors, Wiley – Interscience Publication, 1974
[20] Dragoş Cioclov, Mecanica ruperii materialelor, Editura Academiei RSR, Bucureşti, 1977
[21] H. Kurşat Celik, Deniz Yilmaz, Narin Unal, I. Akinci, Failiure Analysis of a Location Axle in Traked Tractor, J.
Fail. Anal. And Preven. (2009) 9:282-287
[22] Caius Iacob, Mecanică teoretică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti - 1980 [23] Math. Cârdei P., Eng. Paul M., Ph.D. Eng. Cioica N., Ph.D. Stud. Eng. Nagy E.M, MATHEMATICAL MODEL
FOR ASSESSING THE BIODEGRADATION CHARACTERISTICS OF STARCH-BASED SHOCK ABSORBING
PACKAGES, INMATEH – Agricultural Engineering, vol. 32, No. 3 / 2010
[24] http://ro.wikipedia.org/wiki/Mecatronica
[25] http://www.mecatronica.ro/
BIBLIOGRAFIE ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE PENTRU
AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
116
Anexa 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
117
Anexa 1
MECATRONICA SI ANALIZA STRUCTURALA IN IMBUNATAţIREA CALITĂŢII
PRODUSELOR
Prin definiţie, după [24], mecatronica este denumirea unui domeniu tehnico-ştiinţific
situate la intersecţia a trei mari domenii de acelaşi tip: Mecanica, Electronica şi Informatica.
Termenul a fost introdus de un inginer japonez de la compania Yaskawa în 1969. O imagine
grafică foarte elocventă pentru acest teritoriu al ştiinţei şi tehnicii modern este dată tot în [24] şi
reprodus în această anexă în fig. 1.
Fig. 1 Mecatronica, domeniu tehnico-ştiinţifica situat la intersecţia domeniilor de vârf tehnico-ştiinţifice şi în centrul
preocupărilor economice, de conducere şi de producţie.
La baza apariţiei mecatronicii a stat electronica. Dezvoltarea microelectronică a permis
integrarea electromecanică. Introducerea microprocesoarelor în structurile electromecanice
Anexa 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
118
conduce la obţinerea unor structuri electromecanice inteligente şi astfel apare mecatronica. Tot
după [24] reproducem în fig. 2 o imagine a acestei evoluţii în tehnică şi ştiinţă.
Fig. 2 Fluxul care conduce către integrarea mecatronică.
După [25], mecatronica este o combinaţie sinergică între mecanica de precizie, sistemele
electronice de control şi comandă, şi informatică, ce serveşte proiectării, realizării, punerii în
funcţiune şi exploatării de sisteme automate inteligente.
Printre produsele mecatronice întâlnite frecvent, în [25] se enumeră: imprimantele,
copiatoarele din noua generatie, masinile de cusut si de tricotat cu comanda numerica, motorul
cu ardere interna controlat electronic, sistemele antifurt, sistemele antiderapante (ABS) si pernele
de aer din tehnica automobilistica, robotii si manipulatoarele, echipamentele medicale, inclusiv
protezele de înalta tehnologie, camerele video miniaturale, CD-playere şi alte micromaşini, dar
şi: maşinile agricole mari şi cele stradale din noua generaţie, sistemele cu gabarit mare şi liniile
de producţie automate.
Tot în [25] se arată că trasăturile caracteristice ale utilajelor mecatronice sunt
următoarele:
Multifunctionalitatea, adica posibilitatea de a realiza diferite procese tehnologice, de
exemplu prin schimbarea programului;
Inteligenta, reprezentand capabilitatea masinii de a comunica cu mediul si de a lua
decizii;
Flexibilitatea, adica posibilitatea de a modifica fara dificultati majore constructia
utilajului pe etape de proiectare, productie sau exploatare, de exemplu prin folosirea
constructiei modulare;
Posibilitatea de a fi conduse de la distanta, ceea ce impune cunoasterea si utilizarea unor
interfete complexe de comunicare;
Anexa 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
119
Evolutie permanentă, datorita dinamicii cerintelor pietei si a posibilitatilor tehnologice de
execuţie.
Aplicaţii ale mecatronicii şi analizei structurale în domeniul maşinilor agricole
Aşa cum se specifică şi în [25] maşinile agricole mari fabricate astăzi sunt maşini
mecatronice, ele înglobează elemente de execuţie de mecanică fină, elemente electronice şi
microeletronice în automatizări şi sisteme inteligente care, funcţie de valorile unor parametri
de lucru iau decizii (după programe de calcul speciale) pe care le transmit elementelor de
execuţie modificând regimul de lucru. Astfel de maşini sunnt combinele de recoltat cereale
sau trestie de zahăr, sfeclă sau alte produse agricole.
O categorie de sisteme mecatronice complexe sunt sistemele care cartează recoltele şi
folosesc înformaţiile pentru remedierea sau recondiţionarea unor suprafeţe agricole.
Legat de analiza structurală, mecatronica poate folosi rezultatele acesteia în realizalea
părţii inteligente a sistemului mecatronic. De exemplu, sistemul de măsurare al forţei
necesare tracţiunii unui organ de lucru comunică nişte tensiuni care se convertesc în mărimi
electrice şi pot fi introduse numeric într-un program pentru a lua diverse decizii. Acesta este
cazul sistemului de măsurare prezentat la 4.6 şi care se poate generaliza pentru un plug.
Forţele de tracţiune se comunică sistemului inteligent montat pe tractor acesta poate calcula
parametrii optimi de lucru (pentru a realiza consumul minim de exemplu) şi comunică de
exemplu, viteza operatorului de pe tractor. Contribuţia analizei structurale la acest produs
mecatronic constă în modelarea structurală a procesului pentru a simula diverse situaţii şi a
evalua biunivocitatea relaţiei forţă – semnal tensometric, în sensul de a elimina cât mai mult
situaţiile când un efect poate fi produs de mai multe cauze.
Astfel de exemple pot continua, dar nu este subiectul nostru direct, astfel încât lăsăm
specialiştii în domeniu să descrie şi contureze prezentul şi viitorul mecatronicii la maşinile
agricole din România. Oricum aplicaţiile sunt multiple, aproape pentru toate tipurile de
maşini agricole.
Anexa 1 ELEMENTE DE ANALIZĂ STRUCTURALĂ ŞI MATERIALE NOI FOCALIZATE PE MECANICĂ, MECATRONICĂ ŞI EXPLOTAREA ECHIPAMENTELOR TEHNICE
PENTRU AGRICULTURĂ ŞI INDUSTRIE ALIMENTARĂ
Contract POSDRU/81/3.2/S/58103 -Program de perfecţionare- Operator în domeniul proiectării asistate de calculator – COR 312204/SO-C 34
120