Come modellare al meglio una coppia applicata su una linea non radiale?

Sto cercando di usare FEA (in particolare Creo Simulate) per ricreare i risultati di un test di resistenza statica su una parte che la mia azienda testerà nel nostro laboratorio. Poiché i risultati di laboratorio saranno quelli che utilizzeremo per determinare l'utilità e le capacità della parte, lo sto facendo principalmente come esercizio, per rafforzare le mie capacità FEA e per vedere quanto vicino alla realtà posso ottenere i risultati del analisi per essere.

Per un paio di ragioni diverse (accesso in scrittura ai file di modello, indagine sulla funzionalità dei bulloni di Creo, applicazione più realistica del carico) Sto tentando di modellare parte del banco di prova oltre alla parte di interesse. La parte stessa ha una flangia con un modello di bullone come parte del suo design e stiamo usando quel modello di bullone per collegarlo a un adattatore. L'adattatore si collegherà all'uscita del motore, con la coppia applicata tramite una chiave che si trova tra l'adattatore e l'uscita del motore.

Di seguito ho un'immagine della chiavetta nell'adattatore per maggiore chiarezza. La parte di interesse è fissata al lato posteriore di questo adattatore, la chiave si adatta su tutta la lunghezza della sede della chiavetta e l'adattatore si collega all'uscita del banco prova utilizzando i quattro fori per bulloni più grandi (questi non trasmettono una coppia significativa, semplicemente tengono insieme l'assemblea.)

Il mio problema è determinare il modo migliore per modellare il carico applicato sulle pareti della sede. La mia intuizione mi dice che il carico varierà lungo la lunghezza della sede della chiavetta, poiché ciò che stiamo realmente applicando è una coppia che viene distribuita in tutta la chiave.

• Dato che $T=r \times F$, Mi aspetto che ci sia una relazione inversa tra la forza che dovrei applicare e la posizione lungo la sede della chiavetta in cui la applico. Il fatto che questa linea d'azione non sia radiale complica le cose?

• Inoltre, ho due sistemi di coordinate definiti, il cartesiano standard e uno cilindrico con l'asse z che passa attraverso il foro centrale dell'adattatore come ci si potrebbe aspettare. Applicare il carico in un sistema di coordinate o nell'altro modifica in modo significativo il risultato ed è preferibile uno? L'equazione della forza distribuita sarà più facile da definire in un sistema di coordinate?

Ignorerei il fatto che la scanalatura per chiavetta rende le forze effettive leggermente decentrate almeno quando si calcolano le forze stesse. Le forze possono essere posizionate nelle loro vere posizioni una volta calcolate.

Suppongo anche che il carico sia continuamente distribuito dal centro al bordo esterno. Ciò presuppone che la chiave sia lavorata con una tolleranza sufficientemente stretta (o che defletta / deforma abbastanza) per equalizzare la distribuzione. Ciò presuppone anche che una determinata quantità di rotazione produca più forza agli estremi della chiave rispetto al centro (dove è zero).

Da lì, si tratta di trovare la forza massima per unità di lunghezza alla fine.

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

Mentre ho affrontato questo, ho la fastidiosa sensazione che mi manchi il punto della tua domanda, quindi fammi sapere se l'ho perso.

Nota anche che sono abituato a lavorare con modelli in cui i dettagli più precisi del posizionamento esatto del carico non influiscono sui risultati finali, quindi potrei fare ipotesi non corrette per il tuo modello.