Як мені найкраще моделювати крутний момент, накладений на нерадиальну лінію?

Я хочу використовувати FEA (конкретно, Creo Simulate), щоб відновити результати статичного тесту на міцність на частині, яку моя компанія буде тестувати в нашій лабораторії. Оскільки результати лабораторії - це ті, які ми будемо використовувати для визначення корисності та можливостей частини, я роблю це здебільшого як вправу, щоб зміцнити свої навички FEA та побачити, наскільки близькими до реальності я можу отримати результати аналіз бути.

З декількох різних причин (написати доступ до файлів моделей, дослідження функціональності болтів Creo, більш реалістичне застосування навантаження) я намагаюся моделювати частину тестового стенду на додаток до цікавої частини. Сама частина деталі має фланець з малюнком болтів як частину своєї конструкції, і ми використовуємо цю схему болта, щоб прикріпити її до перехідника. Адаптер приєднається до виходу двигуна, крутний момент буде застосований за допомогою ключа, який знаходиться між перехідником і виходом двигуна.

Нижче я маю зображення прорізу в адаптері для наочності. Цікава частина прикріплена до тильної сторони цього адаптера, ключ підходить по всій довжині прорізу, і адаптер підключається до виходу тестового стенда за допомогою чотирьох більших отворів для болта (вони не передають жодного значного крутного моменту, вони просто проводять збірку разом.)

Моє питання полягає у визначенні того, як найкраще моделювати прикладене навантаження на стіни шпоночного каналу. Моя інтуїція підказує мені, що навантаження буде змінюватися по довжині прорізу, оскільки те, що ми дійсно застосовуємо, - це крутний момент, який розподіляється по всьому ключу.

• Зважаючи на те, що , я очікував би, що між силою, яку я повинен застосувати, і положенням вздовж шпоночного ходу, на яке я застосовую, буде зворотна залежність. Чи ускладнює той факт, що ця лінія дії не є радіальною?$T=r \times F$

• Крім того, у мене визначено дві системи координат: стандартну декартову та циліндричну з осі z, що проходить через центральний отвір адаптера, як ви могли очікувати. Чи змінить навантаження в одній системі координат чи в іншій істотно змінить результат, і є одним кращим? Чи буде легше визначити рівняння розподіленої сили в одній системі координат?

Я б ігнорував той факт, що шпонка робить фактичні сили трохи нецентрированими, принаймні при розрахунку самих сил. Сили можуть бути розміщені в їх справжніх місцях, як тільки вони будуть розраховані.

Я б також припустив, що навантаження постійно розподіляється від центру до зовнішнього краю. Це передбачає, що ключ оброблений із достатньо жорстким допуском (або достатньо відхиляє / деформує) для вирівнювання розподілу. Це також передбачає, що задана кількість обертання виробляє більше сили в крайніх точках ключа, ніж в центрі (де він дорівнює нулю).

Звідси йдеться про пошук максимальної сили на одиницю довжини в кінці.

$P = \frac{1}{2}\frac{T}{\frac{2}{3}R} \\ and \\ P = \frac{1}{2}R *w_\text{max}\\ gives:\\ w_\text{max} = \frac{T}{\frac{2}{3}R^2}$

Коли я пережив це, у мене виникає нахабне відчуття, що я пропускаю точку вашого запитання, тож дайте мені знати, якщо я його пропустив.

Зауважте також, що я звик працювати з моделями, де більш детальні деталі точного розміщення навантаження не впливають на кінцеві результати, тому я можу робити припущення, невірні для вашої моделі.