Testata fissa lato alimentazione

Per modellare in maniera esaustiva la testata lato alimentazione, è stata conside- rata anche la porzione iniziale della trave, in maniera da estendere la validità del modello anche allo studio del collegamento tra trave e testata. La scelta di inclu- dere anche parte della trave nella modellazione con elemento guscio, permette inoltre di applicare in maniera corretta i carichi, utilizzando le caratteristiche di sollecitazione ottenute dall’analisi precedente nella sezione di sconnessione della trave. I carichi significativi sono quindi i seguenti:

• Carico sulla trave laterale: L’unica caratteristica di sollecitazione signifi- cativa nella sezione presa in considerazione è la forza normale pari a N =1, 88 · 106N, uniformemente ripartita sulla sezione di trave.

• Carico sulla piastra anteriore della testata: dovuto alla massima pressione raggiunta durante la fase di squeezing, ottenuta dividendo la forza mas- sima (F=3, 77 · 103kN) sull’area d’appoggio delle piastre (1m2), agente in maniera circa uniforme sull’intera area della testata.

Gli elementi guscio sono stati modellati sul piano medio delle piastre usate nella testata. La testata fissa, mostrata in figura 26 , è stata modellata a metà grazie alla simmetria della geometria, dei carichi e dei vincoli. I vincoli imposti alla struttura sono gli stessi utilizzati nel modello a elementi trave e cioè l’incastro completo nella parte in cui la gamba è fissata al terreno. Tale vincolo è stato realizzato bloccando tutti i gradi di libertà ai nodi degli elementi della sezione di appoggio della gamba. La geometria del modello è mostrata in figura 27 . Non sono stati considerati i dettagli geometrici dovuti alla presenza delle tubazioni di alimentazione, delle flange di attacco dei tubi, dei fori dei bulloni, e la sede della linguetta. In figura 28 è mostrato il modello utilizzato su ANSYS con carichi e vincoli.

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La parte di trave e della testata sono stati modellati con modelli con elementi guscio distinti, tra un guscio e l’altro è stato considerato l’offset tra i piani medi, per collegare quindi i gusci è stato necessario introdurre dei vincoli di dipendenza tra gli elementi guscio di trave e testata. I vincoli di dipendenza nell’analisi ad elementi finiti permettono di vincolare gli spostamenti tra nodi posti anche a distanza, questo tipo di collegamenti, rispetto alla modellazione con elementi di contatto in corrispondenza della giunzione, è molto più leggera dal punto di vista computazionale sul calcolatore. Sulle aree prima della mesh sono stati posizionati dei punti fissi definiti (Hard Points), in corrispondenza delle posizioni dei bulloni e della linguetta. Il programma FEM mantiene la posizione, in termini di coordinate, dei punti fissi, andando a posizionare dei nodi sovrapposti nell’esatta posizione dei punti fissi durante la generazione della mesh. L’utilizzo di questa funzione è stato reso necessario per voler controllare l’esatta posizione di alcuni nodi, in maniera da andare a generare in maniera corretta i vincoli di dipendenza tra i nodi della testata e i nodi dell’attacco della trave laterale. Gestire la posizione dei vincoli di dipendenza tra nodi corrispondenti permette di andare ad estrarre le forze esercitate in corrispondenza dei singoli nodi, e cioè dei singoli bulloni e della linguetta. In particolare questo è uno strumento molto utile, poiché permette oltre alla verifica dei singoli collegamenti bullonati, di evidenziare la distinzione qualitativa tra le zone del collegamento più sollecitate e quelle meno sollecitate, questo permette di poter migliorare di conseguenza il collegamento tra la testata e la trave laterale.

Per poter gestire correttamente il punto di applicazione della forza normale applicata sulla parte di trave, è stato creato un opportuno nodo Master, in cui la forza viene nominalmente applicata. Sono stati quindi selezionati i nodi appartenenti a una porzione di trave e sono stati assegnati come nodi Slave, legati al nodo Master definito in precedenza. Questo procedimento mi fa perdere informazioni sulle sollecitazioni di una parte del modello, cioè quella in cui sono stati creati i nodislave, il vantaggio è quello di suddividere una forza concentrata su più elementi, non andando quindi ad ottenere punti di singolarità dello stato di tensione all’infittire della mesh.

In figura 29 è mostrato l’andamento delle tensioni secondo Von Mises, in particolare si può notare, andando anche a indagare le caratteristiche di sol- lecitazione sui singoli elementi, come il materiale sia diversamente sollecitato seguendo il flusso delle tensioni a partire dalla piastra anteriore della testata che è sottoposta a una pressione uniforme fino alla parte della trave laterale. Si nota come il materiale in molte zone della testata non sia particolarmente sollecitato, quindi si può ottimizzare sostanzialmente la geometria della testata. La funzione principale della testata è in ogni caso quella di consentire un’elevata rigidezza nella zona di appoggio delle piastre. I valori massimi di tensione secondo il criterio di Von Mises sono piuttosto elevati in alcuni punti, questo è dovuto al fatto di utilizzare dei vincoli di dipendenza tra punti differenti, genera nel

Figura 26: Struttura della testata fissa lato alimentazione

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Figura 28: Testata fissa modellata con carichi e vincoli

Figura 30: Freccia longitudinale

modello alcune singolarità nello stato di tensione, dovute dal suddividere dei valori di forza determinati dal posizionamento degli Hard Points su elementi di piccole dimensioni.

Nella figura 30 è mostrata la freccia in direzioni longitudinale della macchina, calcolando la differenza tra la freccia di estremità e quella centrale, si ottiene una flessione al centro della testata pari a δz =0, 36mm, questo dato sarà utilizzato

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