Ανάπτυξη μεθοδολογιών βασισμένων στην Μέθοδο των Πεπερασμένων στοιχείων για την μοντελοποίηση της επαφής μεταξύ οδοντωτών τροχών, συμπεριλαμβανομένων τροποποιήσεων οδόντων και σφαλμάτων ευθυγράμμισης σε περιβάλλον MATLAB και ANSYS Workbench.

Σκιαδόπουλος, Μιχαήλ

dc.contributor.author	Σκιαδόπουλος, Μιχαήλ	el
dc.date.accessioned	2022-01-30T08:37:11Z
dc.date.available	2022-01-30T08:37:11Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54468
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22166
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ	el
dc.subject	ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ	el
dc.subject	ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ	el
dc.subject	ΕΠΑΦΗ	el
dc.subject	ΣΦΑΛΜΑΤΑ	el
dc.title	Ανάπτυξη μεθοδολογιών βασισμένων στην Μέθοδο των Πεπερασμένων στοιχείων για την μοντελοποίηση της επαφής μεταξύ οδοντωτών τροχών, συμπεριλαμβανομένων τροποποιήσεων οδόντων και σφαλμάτων ευθυγράμμισης σε περιβάλλον MATLAB και ANSYS Workbench.	el
dc.contributor.department	ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Development of gear-specific methodologies for FEM to include tooth modification and misalignment modelling in MATLAB and ANSYS Workbench environment.	en
heal.classification	GEAR MODELING	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-15
heal.abstract	Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής είναι η πρόταση μεθόδων για την αριθμητική μοντελοποίηση της φόρτισης ευθείων οδοντωτών τροχών εξειλειγμένης καμπύλης με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων. Αυτό επιτυγχάνεται με την χρήση του εμπορικού λογισμικού ANSYS Workbench αλλά και με την ανάπτυξη πρωτότυπου κώδικα στο υπολογιστικό περιβάλλον MATLAB/Simulink. Η διαδικασία για την εξαγωγή των μεθόδων μοντελοποίησης ξεκινά με την ανάλυση της θεωρίας επαφής του Hertz μεταξύ κυλινδρικών σωμάτων η οποία συνδέει τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των οδοντωτών τροχών με την πίεση επιφανείας που προκύπτει κατά την λειτουργία τους. Η θεωρία Hertz αποτελεί την βάση και το σημείο αναφοράς για την δημιουργία του δισδιάστατου μοντέλου της στατικής φόρτισης των ιδεατών οδοντωτών τροχών στο ANSYS Workbench. Σημαντικότερα, βοηθάει στον προσδιορισμό του μεγέθους του πλέγματος στην περιοχή της επαφής μεταξύ των οδόντων. Εν συνεχεία, τα αποτελέσματα που εξάγονται από την δισδιάστατη ανάλυση χρησιμοποιούνται για την δημιουργία της αντίστοιχης τρισδιάστατης ανάλυσης, η οποία καταλήγει στην δημιουργία ικανοποιητικά λειτουργικών μοντέλων για την προσομείωση της φόρτισης των οδοντωτών τροχών υπό την παρουσία σφάλματος ευθυγράμμισης και έχοντας υποστεί κατεργασία crowning. Επομένως, δημιουργείται μια μεθοδολογία στην οποία ακολουθούνται συγκεκριμένα βήματα και γίνονται συγκεκριμένες ρυθμίσεις για την μοντελοποίηση της φόρτισης οδοντωτών τροχών στο ANSYS Workbench. Όλα τα παραπάνω οδηγούν τελικά στην ανάπτυξη ενός κώδικα πεπερασμένων στοιχείων στο MATLAB/Simulink, όπου εφαρμόζονται όλα τα συμπεράσματα που έχουν εξαχθεί για την δομή της μοντελοποίησης από το ANSYS Workbench. Ο στόχος αυτού του κώδικα είναι να αντικαταστήσει την διαδικασία μοντελοποίησης σε εμπορικά λογισμικά, με έναν πιο απλό και άμεσο τρόπο μοντελοποίησης που προσφέρει την ίδια ακρίβεια με μειωμένο υπολογιστικό κόστος. Επιπλέον, και εδώ χρησιμοποιούνται τα αποτελέσματα από την θεωρία Hertz σε συνδυασμό με τους αλγορίθμους του Lo για την πλεγματοποίηση ενός κλειστού χωρίου με τριγωνικά στοιχεία. Η μοντελοποίηση γίνεται με την χρήση τρικομβικών και εξακομβικών τριγωνικών στοιχείων η αλλιώς CST και LST και γίνεται μία σύγκριση μεταξύ τους. Ακόμη, η κομβική κατανομή της δύναμης βασίζεται στην θεωρητική ελλειπτική κατανομή της πίεσης επιφανείας. Τα αποτελέσματα, τα σχόλια και τα συμπεράσματα τα οποία προκύπτουν από αυτήν την έρευνα θα λειτουργήσουν σαν οδηγός για την αριθμητική μοντελοποίηση της φόρτισης οδοντωτών τροχών αλλά και γενικά φαινομένων στα οποία υπάρχει επαφή μεταξύ σωμάτων. Επιπρόσθετα, ο κώδικας σε MATLAB θα χρησιμοποιηθεί από το Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών του Ε.Μ.Π. για την μελέτη οδοντωτών τροχών με την χρήση Πεπερασμένων Στοιχείων και ο εμπλουτισμός του με περισσότερες επιλογές μοντελοποίησης θα συνεχίσει μέσα από αυτό.	el
heal.abstract	The goal of this thesis is to propose methods of numerical modelling of spur gear loading through the Finite Element Method. This is achieved both via the implementation of the commercial software ANSYS Workbench and by the development of an original code in the computational environment of MATLAB/Simulink. The process begins with the analysis of the theory of Hertzian contact between cylindrical bodies that links the geometrical features of the gears with the surface pressure that arises during their operation. The Hertz theory provides the base and the benchmark for the setup of static loading model of two-dimensional of ideal spur gears in ANSYS Workbench. More importantly, it helps to determine details about the mesh size in the areas of contact. The two-dimensional results are then used for the creation of the equivalent three-dimensional model which concludes to the development of sufficiently working models for the simulation of loading in the presence of misalignment and the presence of crowing in spur gears. Therefore, a methodology is established in which specific steps and adjustments are used of the modelling of gear loading in ANSYS Workbench. All the above lead to the development of a finite element code in MATLAB/Simulink, where the conclusions from the modelling structure from ANSYS Workbench are implemented. The purpose of this code is to replace the modelling in a commercial software with more simple and straightforward procedures that offers the same accuracy with reduced computational cost. Moreover, once again the results from the Hertzian contact theory are used in combination with Lo’s algorithms for triangular mesh. The modelling is done in a single gear tooth using both CST (Constant Strain Triangular Element) and LST (Linear Strain Triangular Element) and a comparison is done between the two. In addition, the nodal load distribution exploits the theoretical elliptical shape of surface pressure. The results, remarks and conclusions drawn from this research will serve as a guide for the numerical modelling of gear loading and can also be applied to the modelling of contact phenomena in general. Furthermore, the MATLAB code will be used by the Machine Design Laboratory of N.T.U.A. for the study of gears with Finite Elements and its enrichment in the modelling options will continue from there.	en
heal.advisorName	PROVATIDIS, CHRISTOPHOROS
heal.committeeMemberName	SPITAS, VASILIS
heal.committeeMemberName	ANTONIADIS, IOANNIS
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	167
heal.fullTextAvailability	false