Op dit moment ben ik bezig met de dimensionering van een eindige elementen drukvat (volgens CODAP).
Simpel gezegd bestaat het apparaat uit twee halve dozen (kubussen) die zijn geassembleerd door ze met een rubberen pakking vast te schroeven .
Mijn vraag is de volgende: hoe moeten we de krachten modelleren als gevolg van de compressie van de verbinding (zittingdruk, aandraaien van de bout...)
De modellering en berekening worden uitgevoerd met behulp van de statische module van de solidworks-simulatie. Op dit moment heb ik het eigen gewicht en de interne druk toegepast, maar ik zie niet hoe ik de drukkrachten van het gewricht moet uitoefenen of zelfs hoe ik deze krachten moet definiëren...
Als je stof tot nadenken hebt, ben ik er helemaal voor.
Als de norm op dit punt niets specificeert, is dat omdat het niet dimensionaal mag zijn.
A priori zou ik zeggen dat je gewoon stijve verbindingen ter hoogte van elke bout kunt plaatsen. Het zal dan nodig zijn om te controleren of de aanscherping die op de bouten moet worden toegepast, een kracht garandeert die ten minste gelijk is aan de reactie op elke stijve staaf (om het niet-losraken te valideren).
Vervolgens is de druk die door de afdichting wordt uitgeoefend slechts de tegenhanger van de aanhaalkracht van de bouten.
Het kan ook nodig zijn om de vervorming van de flens tussen de klempunten te controleren om er zeker van te zijn dat er geen lekken zijn. Maar het hangt ook af van de gebruikte pakkingtechnologie (plat of O-ring, met of zonder groef, enz.)
De constructiecode (CODAP) specificeert de berekeningsmethode, maar alleen voor ronde flenzen...
Ik dacht aan het modelleren van boutconnectoren (of massieve contacten) tussen de boutgaten van mijn twee flenzen. Toen dacht ik eraan om de drukkracht van de pakking (het is een platte rechthoekige rubberen pakking die identiek is gesneden aan de flenzen) uit te oefenen op het niveau van het oppervlak van de pakkingsoverspanning. Ik zie echter niet in hoe ik de waarde van deze inspanning kan berekenen... Heb ik de waarde van m en y (aanhaalcoëfficiënt en zittingdruk) nodig?
Je berekent de benodigde klemkracht: zittingdruk + drukkracht op je equivalente sectie -> dit geeft je een minimale totale kracht die je deelt door het aantal bouten en dit geeft je je voorspaninspanning per bout.
Aan de andere kant betekent het dat je een berekening gaat maken met contactbeheer (en dat je voldoende informatie over het materiaal van de pakking moet kunnen hebben om het te modelleren). In het slechtste geval kunt u uw pakking altijd in puur PTFE modelleren.
Contactbeheer kan uw berekening al snel erg lang maken (maar het kan slagen).
Het grote pluspunt is dat je hierdoor de contactdruk rondom je gewricht kunt hebben (je zou leuke verrassingen in de hoeken moeten hebben).
Zorg ervoor dat u vrij dikke flenzen heeft, want de druk die op de muren wordt uitgeoefend, kan ze vervormen en ervoor zorgen dat uw vierkante flens ongelijk wordt > verlies van stoeldruk > lekt in het echte leven.
Je zult snel merken dat het niet voor niets is dat de hoofdstellen rond zijn, zodra je uit deze geometrie komt kan het al snel een gedoe zijn.
De eenvoudige oplossing: een O-ring in een machinaal bewerkte groef. Je flenzen zijn in metaal/metaal contact, je hebt geen zittingdruk meer en de 2 flenzen vervormen samen als je genoeg bouten hebt, dus je verbinding wordt altijd verpletterd, ongeacht de druk in je kubussen.
1) Als ik een gezamenlijke zittingdruk van 1,4 MPa heb (voor het voorbeeld), oefen ik dan een druk van 1,4 MPa uit op mijn flensvlakken (naast mijn werkdruk in de doos...)?
2) Waarom de verbinding modelleren en niet alleen deze zittingsdruk op mijn flensvlakken uitoefenen?
3) Momenteel worden mijn twee halve dozen "geassembleerd" door een vast contact tussen de boutgaten en een "geen penetratie" contact tussen de twee flensvlakken. Is deze modellering coherent?
- Ik heb de drukkrachten van de verbinding berekend volgens een "ronde" flens (volgens CODAP C6.5) met een diameter gelijk aan mijn rechthoekige flenzen
- Ik heb deze krachten toegepast op mijn rechthoekige flenzen
- Ik heb mijn kamer berekend met deze krachten en de andere belastingen (interne druk, hydrostatische druk...)
- Ik heb gecontroleerd of de krachten in de bouten minder waren dan de toegestane krachten
Punt 1: de zitdruk is een druk die op je gewricht moet worden uitgeoefend om het waterdicht te maken. Je moet met de doorsnede van je gewricht je zitkracht berekenen (de zitdruk x de doorsnede van het gewricht). Vervolgens berekent u de kracht die gelijk is aan de druk van uw container (binnenste gedeelte van uw afdichting x uw caluldruk). Met deze 2 krachten vind je de kracht die je op je flens moet uitoefenen (het maximum van je zitdruk en de drukkracht + m x druk x gewrichtsgedeelte). Dit deel je door het aantal bouten en het geeft je de minimale voorspankracht die je op elke bout kunt uitoefenen.
Punt 2: als je de afdichting niet modelleert, zie je niet wat daar aan de hand is (en het is de kritieke plek voor de afdichting). Het hangt allemaal af van wat je zoekt. Als het alleen de druk van de container is, kan het genoeg zijn, als je er zeker van wilt zijn dat je verbinding niet lekt, is het waarschijnlijk onvoldoende.
Punt 3: als het je is gelukt om zo te modelleren, heb je geen rekening gehouden met de dikte van de verbinding. Het gedrag van de mechanische onderdelen moet nog steeds vrij dicht bij de realiteit liggen, maar je bent nog steeds stijver dan in het echte leven. Toen ik problemen had met de afdichting op langwerpige/ovale flenzen, merkten we dat de vervorming van de dozen door de druk enkele bouten ontlaadde (de flenzen kwamen op deze plaatsen dichter bij elkaar). Met uw modellering kunt u dit soort verschijnselen niet zien, aangezien uw flenzen aan elk gat zijn gelast. Het beste is om de contactoptie te behouden zonder penetratie tussen de 2 flenzen, maar om boutconnectoren te simuleren ter hoogte van elk gat. Hierdoor kunt u de inspanning in elke bout hebben.
Aan de andere kant betekent het feit dat je metaal/metaal tussen je flenzen zit (zonder verbindingen) dat ze zeker niet los zullen komen (je hebt niet de buiging in de flenzen die verband houdt met de boutkrachten). Door een pakking in je berekening te zetten (zelfs in een materiaal dat niet het juiste is: vandaar de suggestie van PTFE, maar de SW-materiaalbasis bevat ook rubbers...) kan je de buiging in de flenzen zien die verband houdt met de boutkrachten. De resultaten van de berekening zullen nog steeds heel anders zijn dan degene die je hebt gekregen).
NB: als uw verbinding het hele contactgedeelte van uw flenzen maakt (d.w.z. het bevat de boutgaten), zult u een grote zitkracht hebben, maar het resultaat van uw berekening zal zeer dicht bij de werkelijkheid liggen (of de berekening met de verbinding) omdat u geen/weinig flex zult hebben in de flenzen gerelateerd aan de boutkrachten. Het contact over de gehele breedte van de flenzen zal ook de buiging van de ene ten opzichte van de andere beperken. (in mijn berekening had ik een vrij dunne binnenverbinding in vergelijking met de breedte van de flens, dus het maakte een punt van articulatie)
In werkelijkheid heb ik een verbinding met een shore-hardheid van 70, dus ik heb geen zitdruk (y = 0 als shore-hardheid <75).
De verbinding is inderdaad een verbinding aan weerszijden van de boorcirkel. De CODAP maakt het mogelijk om te berekenen (zie bijgevoegde afbeelding):
- HG: De drukkracht van het drukgewricht
- HT: De kracht die het gevolg is van de werking van de druk op het ringvormige oppervlak tussen de binnenste flensdiameters en de reactiediameter van de afdichting
- HR: De krachtbalanceringsreactie die wordt uitgeoefend op de geassembleerde elementen
- De HD-kracht wordt al op mijn model uitgeoefend door de druk in de subwoofer.
Het zijn deze drie krachten (HG, HT en HR) die ik heb toegepast op mijn flenzen (berekend met een equivalente diameter). Het doel is om de mechanische sterkte van de doos te valideren.
Ik zal proberen het apparaat met de gemodelleerde verbinding te berekenen, zodat ik de resultaten kan vergelijken.