Аннотация: Go Kart На раме квадратной трубы были сомнительные положения труб и проблемы сечения. Анализ методом конечных элементов (FEA) был выбран для максимизации прочности рамы и минимизации веса.

Рассматриваемая рама: Gamblighini Phi-Alpha 10 без каркаса безопасности.

Загрузка соображения:

— кручение груза

— ударная нагрузка

Вес рамы: 300 фунтов

Вес человека 200 фунтов

Начальные свойства сечения: 1 x 1 дюйм .109 (12 GA), спускающийся к стене .070, чтобы увидеть эффекты.

Свойства материала: ASTM A-36: емкость 36 000 фунтов на квадратный дюйм

Введение в конечно-элементный анализ (ВЭД)

Анализ конечных элементов (FEA) — это программа, которая помещает множество мелких «элементов» в данную модель, а затем рассчитывает влияние нагрузки на элемент. Эффекты нагрузки — это напряжение и деформация. Напряжение — это величина нагрузки, которую элемент может выдержать и деформировать, величина прогиба, которую будет производить элемент.

FEM может быть выполнен вручную с использованием Matrix Math, но даже тогда необходимы мощные компьютеры для успешного преодоления математического кошмара. FEA — это фантастический инструмент для разбивки комплекса на простые, вместо того, чтобы делать все вручную, компьютер может выполнить миллионы вычислений за несколько минут.

На этом кадре мы хотим максимизировать силу и минимизировать вес.

В начале в этом окне есть несколько способов выполнить анализ:

— солидная модель

Модель

Модель

Твердое моделирование

Вначале для надежной модели требуется мощное программное обеспечение САПР, которое рисует модель в трех измерениях в виде «настоящих» трубчатых структур. Модель будет иметь много элементов, даже по отношению к миллионам, и на самом деле ее будет очень сложно запустить даже на очень мощном компьютере. Поэтому, как правило, вам следует выполнять «умственную гимнастику», чтобы уменьшить размер модели и рассчитать ее, не используя при этом слишком много компьютерных умственных способностей.

Для тех, кто выбирает твердотельное моделирование, идеальным решением является уменьшение областей высокой нагрузки на управляемые детали. Если вам интересно, что будет делать рамка в начале, и вы не знаете, где будут возникать напряжения, лучшее решение — разрезать рамку пополам, уменьшить количество элементов и уменьшить количество проходов, которые компьютер должен выполнить для вычисления.

Для всего нового в FEM, он использует математику высокого уровня (то есть дифференциальное исчисление на стероидах) и фактически напоминает стрельбу по цели. Первые расчеты пытаются познакомить вас с общей областью видоискателя, вторые вычисления заново откалиброваны и подходят значительно. Последующие заявки приближаются постепенно. Обычно для получения точного ответа достаточно двух заявок.

Итак, представьте, что ваш компьютер прокручивает 100 000 уравнений одновременно. Это то, что FEA требует от компьютера, если вы используете комки.

Shell моделирование

Второй метод — это снаряды. Пули берут трубку и предполагают, что она тонкая, как бумага (в ее представлении), а затем ударяется о поперечное сечение по толщине и моменту инерции (I). Преимущество пуль в том, что они потребляют меньше умственных способностей и на самом деле могут дать ответ так же хорошо, как и солидная модель. Однако комбинирование покрытий является проблемой. Настройка программного обеспечения для моделирования оболочки может привести к путанице.

Пример: квадратная сварная труба с квадратной трубой сбоку. Предполагается, что перекресток полностью приварен по всей границе трубы. Мы с вами знаем, что труба имеет только частичное проникновение, и сам шов может быть или не быть достаточно большим на пересечении. Имея это в виду, твердые вещества могут дать лучший результат. Если требуется более высокий результат, твердые вещества следует использовать в участках с более высоким напряжением.

Моделирование фермы

Третий метод — метод расчета фермы. Это самое низкое из всех решений HP, а также дает хорошие результаты. Ферменная модель может быть закреплена за 10 минут, а результаты получены с использованием компьютера с низким энергопотреблением. Чтобы сделать все еще лучше, типичная программа может стоить менее 1000 долларов.

Общая конструкция рамы была введена в программное обеспечение FEA в виде каркасной модели и будет рассчитываться с использованием метода ферменных конструкций. В следующий раз мы покажем вам, как поместить каркас для картинга в программу FEA с использованием ферменного моделирования.