Στατική Ανάλυση Βιομηχανικού Ελάστρου της Εταιρείας Αλουμινίου ΕΛ.Β.ΑΛ. Α.Ε.

Η ΕΛ.Β.ΑΛ. Α.Ε. είναι η βασική μονάδα παραγωγής και επεξεργασίας αλουμινίου του Ομίλου ΒΙΟΧΑΛΚΟ, του μεγαλύτερου στον τομέα των μετάλλων στην Ελλάδα. Το νέο βιομηχανικό έλαστρο που θα εγκατασταθεί στην ΕΛ.Β.ΑΛ. έχει σχεδιαστεί από την εταιρεία ΤΕΚΑ Systems Α.Ε., η οποία προσφέρει υπηρεσίες σχεδιασμού και μελετών στη βιομηχανία. Για τη βιομηχανία επεξεργασίας και παραγωγής αλουμινίου το έλαστρο είναι ένα πολύ σημαντικό μηχάνημα, το οποίο πρέπει να λειτουργεί με ασφάλεια, απρόσκοπτα και αποδοτικά. Αυτό επιτυγχάνεται μόνο εφόσον όλα τα εξαρτήματά του λειτουργούν ελαστικά, διαφορετικά οι τεράστιες δυνάμεις που εφαρμόζονται από τα υδραυλικά έμβολα θα προκαλέσουν ανεπιθύμητα ή ακόμη και καταστροφικά αποτελέσματα.

Η TEKA Systems παρήγγειλε στη SIMTEC ένα μοντέλο Ανάλυσης Πεπερασμένων Στοιχείων (FEA) για το έλαστρο, το οποίο κατασκευάστηκε στο ANSYS Mechanical ώστε να προσομοιωθεί η στατική δομική συμπεριφορά της μηχανής σε κανονικές συνθήκες φόρτισης (150 tn) και σε συνθήκες υπερφόρτωσης (200 tn). Αρχικά το συναρμολόγημα του ελάστρου αποτελούμενο από 3123 εξαρτήματα, το οποίο σχεδιάστηκε εξ’ ολοκλήρου από την TEKA Systems στο AUTODESK Inventor, εισήχθη  στο ANSYS DesignModeler. Η Εικ. 1 δείχνει το συναρμολόγημα όπως αυτό φαίνεται στο AUTODESK Inventor, ενώ η Εικ. 2 παρουσιάζει το συμμετρικό μοντέλο στο ANSYS DesignModeler μετά από την εισαγωγή και βελτιστοποίηση της γεωμετρίας. Κατόπιν κατασκευάστηκε το πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων το οποίο φαίνεται στην Εικ. 3. Το τελικό βήμα ήταν ο καθορισμός των δυνάμεων φόρτισης και στήριξης του μοντέλου.

Τα αποτελέσματα για τις τάσεις και τις παραμορφώσεις για τα φορτία των 150 και 200 tn, έδειξαν ότι η μη ελαστικότητα είναι εντοπισμένη σε πολύ μικρές περιοχές κοντά σε γωνίες και αποτελεί τυπική περίπτωση ψευδώς μεγάλων δυνάμεων, οι οποίες δεν αντιπροσωπεύουν την πραγματικότητα. Επιπρόσθετα, στις περισσότερες περιπτώσεις στις περιοχές αυτές είχαν απλοποιηθεί καμπυλότητες ή/και λοξοτμήσεις, οι οποίες δρουν ανακουφιστικά, το οποίο όμως δεν λήφθηκε υπόψη στο μοντέλο της προσομοίωσης. Συμπερασματικά, το μοντέλο FEA έδειξε ότι το έλαστρο λειτουργεί ελαστικά για φορτίσεις έως και 200 tn. Η Εικ. 4 δείχνει την ισοδύναμη τάση σε MPa στον κατακόρυφο άξονα του ελάστρου για την περίπτωση της υπερφόρτισης των 200 tn ενώ η Εικ. 5 την Ολική Παραμόρφωση σε mm της μηχανής για την περίπτωση της κανονικής φόρτισης των 150 tn.

Για να μάθετε περισσότερα για την Ανάλυση Στερεών με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων, μπορείτε να δηλώσετε συμμετοχή σε μία από τις παρακάτω εκδηλώσεις: