Kapcsolt véges- diszkrét elemes szimulációk alkalmazási lehetőségei a géptervezésben
A gépészeti szerkezetek számos esetben lépnek kapcsolatba szemcsés anyagokkal, pl.: talajművelő gépek, bányagépek, gyógyszeripari gyártósor stb. A halmaz megfelelő kezelése, alakítása és a gép kellő élettartamának elérése szempontjából meghatározó a szerszám geometriája és anyaga. A szerszám halmazra gyakorolt hatása mellett a halmaz is hatással van a szerszámra.
A szemcsés anyagok által a gépekre kifejtett, összetett terheléseket általában egyszerűsítik, és egy átlagos, megoszló erőt állapítanak meg. Ez bemenő adatként szolgál a további számításokhoz (pl. végeselem módszeres (VEM) analízis), melyek segítségével végrehajtható a szerszám optimálása. Ez azért tehető meg, mert – ahogy a De Saint-Venan elv is kimondja – a terhelés bevezetésétől távol már nem számít a bevezetés módja. Ha azonban az erő bevezetésének közvetlen környezetét vizsgáljuk, az egyszerűsítéssel nem kapunk valós adatokat, ezért a szemcsés anyaggal érintkező szerszám ezen részét nehéz helyesen kialakítani.
A diszkrét elemes módszer (DEM) az anyagot önálló transzlációs és rotációs szabadságfokokkal rendelkező részecskékkel (elemekkel) és a köztök ébredő erőkkel (interakciókkal) modellezi. Ez lehetővé teszi a szemcsék szimulációját és követését külön-külön, ami miatt a DEM ideális szemcsés anyagok modellezésére A kontinuum anyagok leírására általában továbbra is a VEM javasolt. Ha a DEM szimulációt összekapcsoljuk a végeselem módszerrel, pontos feszültségállapotot kapunk az erő bevezetésének helyén, mely ismeretében végrehajtható a szerszám optimálása és kedvezőbb konstrukció létrehozása.
Korábbi kutatásomban figyelmem a poliéder elemekkel modellezett zúzottkövek felé irányult, így dolgozatomban a poliéder elem – szerszám kapcsolat modellezésének elvi lehetőségeit és egy szimuláció elkészítésének gyakorlati folyamatát és eredményeit mutatom be.
Irodalom:
1. Bagi, K.: A diszkrét elemek módszere, BME Department of Structural Mechanics, Budapest, pp. 5-12., 2007.
2. Cundall, P.A., Strack, O.D.L.: A discrete numerical model for granular assemblies. Géotechnique, vol. 29, pp. 47-65 (1979).
3. Eliáš, J.: Simulation of railway ballast using crushable polyhedral particles, Powder Technology, vol. 264, pp. 458-465 (2014).
