Como melhor modelar um torque aplicado sobre uma linha não radial?

Estou procurando usar o FEA (especificamente, o Creo Simulate) para recriar os resultados de um teste de resistência estática de uma parte que minha empresa testará em nosso laboratório. Como os resultados do laboratório são os que usaremos para determinar a utilidade e a capacidade da peça, estou fazendo isso principalmente como exercício, para fortalecer minhas habilidades na FEA e para ver o quão perto da realidade posso obter os resultados da peça. análise a ser.

Por algumas razões diferentes (acesso de gravação aos arquivos do modelo, investigação da funcionalidade do parafuso do Creo, aplicação mais realista da carga), estou tentando modelar parte do suporte de teste, além da parte de interesse. A peça em si possui um flange com um padrão de parafuso como parte de seu design, e estamos usando esse padrão de parafuso para conectá-lo a um adaptador. O adaptador será conectado à saída do motor, com o torque sendo aplicado através de uma chave que fica entre o adaptador e a saída do motor.

Abaixo, tenho uma imagem do rasgo da chaveta no adaptador para maior clareza. A parte de interesse está anexada à parte traseira deste adaptador, a chave cabe em todo o comprimento do rasgo de chaveta e o adaptador se conecta à saída do suporte de teste usando os quatro orifícios dos parafusos maiores (eles não transmitem torque significativo, eles simplesmente mantêm a assembléia unida.)

Meu problema é determinar a melhor forma de modelar a carga aplicada nas paredes do rasgo de chaveta. Minha intuição diz que a carga varia ao longo do rasgo da chaveta, pois o que realmente estamos aplicando é um torque distribuído por toda a chaveta.

• $T=r \times F$

• Além disso, tenho dois sistemas de coordenadas definidos, o cartesiano padrão e um cilíndrico, com o eixo z passando pelo orifício central do adaptador, como seria de esperar. A aplicação da carga em um sistema de coordenadas ou no outro alterará significativamente o resultado e é preferível? A equação da força distribuída será mais fácil de definir em um sistema de coordenadas?

Eu ignoraria o fato de que o rasgo da chaveta deixa as forças reais ligeiramente descentralizadas, pelo menos ao calcular as próprias forças. As forças podem ser colocadas em seus locais verdadeiros depois de calculadas.

Eu também assumiria que a carga é distribuída continuamente do centro para a borda externa. Isso pressupõe que a chave seja usinada com uma tolerância apertada o suficiente (ou desvie / deforme o suficiente) para igualar a distribuição. Isso também pressupõe que uma determinada quantidade de rotação produz mais força nos extremos da tecla do que no centro (onde é zero).

A partir daí, é uma questão de encontrar a força máxima por unidade de comprimento no final.

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

Como já passei por isso, tenho a sensação incômoda de que estou perdendo o objetivo de sua pergunta, então, deixe-me saber se eu perdi.

Observe também que estou acostumado a trabalhar com modelos em que os detalhes mais precisos da colocação exata da carga não afetam os resultados finais; portanto, posso estar fazendo suposições que não estão corretas para o seu modelo.