Trencanous

ÍNDEX ____________________________________________________________

___

1. Recerca sobre l’objecte
1.1 Descripció i funcionalitat de l’objecte 1
1.2 Definició dels paràmetres geomètrics clau 2
1.3 Valoració de les sol·licitacions màximes previsibles 2
1.4 Cerca dels materials emprats habitualment 5
1.5 Elecció del material. Densitat, paràmetres elàstics iresistents 5
1.6 Criteri de fallida elàstica i coeficient de seguretat 6

2. Model d’elements finits
2.1 Límits del model i condicions de contorn 7
2.2 Singularitats numèriques i conseqüències 7
2.3 Justificació del tipus d’element finit escollit i característiques de la malla 8
2.4 Resolució del problema elàstic, fiabilitat de la malla i procés de refinat 9
2.5 Raonarsobre la petitesa del camp de desplaçaments 10

3. Anàlisi de resultats
3.1 Camp de desplaçaments i deformabilitat de la peça 11
3.2 Descripció qualitativa de la distribució de tensions i direccions principals 11
3.3 Detecció dels punts crítics i refinament dels resultats 12
3.4 Valoració de les màximes tensions equivalents i el coeficient de seguretat 12
3.5 Determinació dela variació de la màxima càrrega admissible en funció
dels paràmetres de disseny 13

4. Optimització del disseny i conclusions
4.1 Optimització del disseny i explicació del procés d’optimització 14
4.2 Grau d’optimització en base a l’estalvi de material 16
4.3 Conclusions 17

1. RECERCA SOBRE L’OBJECTE ________________________________________

1. Descripciói funcionalitat de l’objecte
El trencanous és un estri d’ús domèstic present en moltes cases. Actualment existeixen molts tipus de trencanous, l’elecció entre un o altre dependrà de diversos factors: estètica, preu, dimensions, eficàcia...
Podem diferenciar-los per la manera com s’utilitzen.

Fig.1 – Trencanous de diferents tipus

El tipus de trencanous escollit per a l’estudi és eltrencanous de palanca de segon gènere. Està format per dos braços units per un dels seus extrems en una articulació cilíndrica. Té una cavitat estriada on es col·loca la nou o fruit sec similar llavors, fent força a l’altre extrem, volem que es trenqui la closca dura i es pugui obtenir el fruit sec carnós.

Així doncs, la funció bàsica d’aquest element és aconseguir trencar les nous amb molta menysforça de la que seria necessària sense aquest mecanisme.
No obstant existeixen al mercat moltes formes de braços, totes elles aptes, s’ha considerat una forma prismàtica del perfil per tal de simplificar els càlculs i facilitar el tractament amb ANSYS.

2. Definició dels paràmetres geomètrics clau
Els paràmetres geomètrics que s’han escollit per al primer disseny de trencanous realitzatcorresponen a la simplificació d’un model de trencanous real. Presenta les següents dimensions (expressades en mm):

[pic]
Fig.2 – Paràmetres geomètrics en [mm]

3. Valoració de les sol·licitacions màximes previsibles
Per tal de mesurar la força que cal fer amb la mà per trencar la nou, s’ha col·locat el trencanous damunt d’una balança i s’ha mesurat la força que marca la balança en el momenten què la nou es trenca. La balança mesurava 30 Kg, és a dir, aproximadament 300 N.

Aquesta, per tant, és la força de la nou. Mitjançant els càlculs del següent apartat (on es trobarà la relació entre la força de la nou i la força de la mà), es calcularà quant val la força de la mà.

Malgrat això, s’ha de tenir en compte la possibilitat que aquesta força màxima es pugui superar, per tant, esdefinirà un coeficient de seguretat (a l’apartat 1.6) que cobreixi aquesta possibilitat.

Així doncs, se suposa la següent distribució de forces:
[pic]
Fig.3 – Esquematització de les forces aplicades

Com que es tracta de forces superficials, per poder-ho introduir al programa ANSYS s’ha fet la següent simplificació:
[pic]
Fig.4 – Esquematització del sistema de forces

Per tal de...