آنالیز تحلیلی و عددی نیروهای عکس‌العمل در قید و بند قطعات با هندسه چندوجهی

در قید و بندها، نیروهای عکس‌العمل در نقاط جاسازی در اثر اعمال نیروهای خارجی شامل نیروهای بست و ماشین‌کاری ایجاد می‌شوند. اندازه این نیروها در طراحی قید و بندها حائز اهمیت بالایی بوده و به عنوان ورودی در مراحلی همچون طرح‌ریزی قید و بندها، طراحی المان‌ها و صحت‌سنجی استفاده می‌شود. در این مقاله، روشی چابک و دقیق بر مبنای اصل کمینه اندازه نیروها، برای محاسبه نیروهای عکس‌العمل در قید و بندهای ماشین‌کاری پیشنهاد می‌شود. روش پیشنهادی، قابلیت پیش‌بینی اندازه این نیروها را بدون نیاز به اجرای شبیه‌سازی المان محدود فراهم می‌سازد. برای صحت‌سنجی مقادیر پیش‌بینی شده از تئوری، شبیه‌سازی عددی به‌کمک نرم‌افزار آباکوس بر روی قطعات با هندسه چندوجهی اجرا شده است. با مقایسه نتایج، انطباق مناسبی بین مقادیر پیش‌بینی شده برای مؤلفه عمودی نیروهای عکس‌العمل از تئوری، نتایج آنالیز عددی و نتایج ارائه‌شده در پژوهش‌های پیشین مشاهده شد. بیشینه خطا در پیش‌بینی نیروهای نرمال بر سطح از تحلیل پیشنهادی نسبت به نتایج شبیه‌سازی 9/3% بدست آمد. مقادیر بدست‌آمده از تحلیل ارائه‌شده برای مؤلفه مماسی نیروهای عکس‌العمل دقیق نبوده و قابل اعتنا نیست. هرچند این موضوع را می‌توان به‌عنوان یکی از نقاط ضعف تحلیل ارائه‌شده دانست؛ ولیکن، با توجه به اندازه اندک این نیروها، امکان چشم‌پوشی از آن‌ها در طراحی قید و بندها وجود دارد. اثر پارامترهای مؤثر شامل ضریب اصطکاک و نیروی بست بر روی نتایج نیز مطالعه شد. تطابق مناسب بین پیش‌بینی‌های تئوری و نتایج عددی، بیانگر کارائی مدل ارائه‌شده برای محاسبه سریع نیروهای عکس‌العمل در قید و بند قطعات با هندسه چندوجهی است.