Analisi strutturali di un riduttore bistadio mediante modelli FEM su Solidworks Simulation

La relazione è incentrata sull’analisi strutturale agli elementi finiti (FEA) dell’albero intermedio di un riduttore bistadio, progettato durante il corso di “Costruzione di macchine 1” nell’anno accademico 2022/2023. L’obiettivo principale è la determinazione dei parametri chiave relativi alla verifica a fatica flessionale e alla verifica della deformabilità dell’albero, utilizzando il software Solidworks Simulation. Il percorso inizia con una sintetica introduzione ai concetti fondamentali della teoria degli elementi finiti, mettendo in luce le caratteristiche più rilevanti. Successivamente, vengono esaminate due strutture di addestramento. Il primo caso riguarda un telaio piano, su cui verrà effettuata un analisi con elementi trave, che espone il flusso di lavoro tipico di un approccio FEM, compresi la preparazione modello, l’assegnazione del materiale, l’assegnazione dei vincoli e dei carichi, la creazione di una mesh e l’esecuzione dell’analisi. Verranno calcolati gli spostamenti, le reazioni vincolari e i diagrammi delle forze e dei momenti agenti sulle travi. Il secondo caso riguarda una piastra forata, sollecitata a trazione, su cui si introdurrà il concetto di mesh e si illustrerà anche il concetto di analisi di sensibilità della mesh. Si esploreranno, quindi, dei metodi per creare una mesh efficiente. Sulla piastra verrà calcolato il fattore teorico di concentrazione delle tensioni Ktg. Il capitolo successivo focalizzerà l’attenzione sull’analisi dell’albero intermedio. In particolare, si determinerà il fattore teorico di concentrazione delle tensioni, Kt, a flessione in diverse sezioni critiche dell’albero. Questi risultati verranno confrontati con i valori di Kt riportati nei diagrammi del Peterson per valutarne l’affidabilità. Nell’ultimo capitolo, l’analisi FEA si concentrerà sulle rotazioni e le frecce dell’albero causate dalle forze radiali e tangenziali trasmesse dalle ruote dentate. Verranno utilizzati diversi approcci, tra cui un modello tridimensionale dettagliato dell’albero, un modello monodimensionale semplificato e l’analisi analitica basata sull’integrazione dell’equazione della linea elastica. I risultati ottenuti da questi metodi verranno confrontati per valutarne la coerenza e per determinare quale modello sia più efficiente per ricavare informazioni quali frecce e rotazioni.