A.E.F. - suport laborator nr.3 sem.ii Aplicațe privind utilizarea rețelelor 1D În acest laborator sunt atinse următoarele aspecte: realizarea schițelo

Transcriere

1 Aplicațe privind utilizarea rețelelor 1D În acest laborator sunt atinse următoarele aspecte: realizarea schițelor utilizate în crearea elementelor, orientarea corectă a elementelor în conformitate cu structura analizată conectarea elementelor cu orientări spațiale diferite, afișarea rezultatelor analizei în zone diferite ale structurii Se consideră structura de tip H constituită din trei profile L conform fig.3-1. Lungimea profilului utilizat este de 2000 mm, iar elementul transversal are o lungime de 750 mm. Capetele inferioare ale structurii sunt fixate, iar în partea superioară sunt aplicate încărcături de 450 N în sensuri opuse pe cele două capete. Materialul utilizat este oțelul. Fig.3-1 Datele problemei cu privire la structura de tip H Realizarea modelului pentru AEF Pentru realizarea structurii de tip H este necesară realizarea unei schițe în modulul Model din Siemens NX, după care se trece în modulul Advanced Simulation pentru constituirea profilelor L și a legăturilor dintre acestea. Se accesează modulul Model și conform regulilor de modelare grafică se realizează prin comanda Sketch un profil H cu ajutorul a trei segmente de dreaptă (comanda Line), pe planul XZ. Primul segment de dreaptă are originea în (0,0,0) având lungimea de 2000 mm pe verticală. Al doilea segment de dreaptă are originea în (750,0,0) și are lungimea de 2000 mm, de asemenea, pe verticală. Ultimul segment unește punctele de mijloc ale celor două segmente trasate anterior (fig.3-1). După finalizarea schiței se dă click pe Finish Sketch, apoi se accesează modulul Advanced Simulation din meniul principal Start din Siemens NX. 1

2 Click dreapta pe fișierul din zona Simulation File View și se alege New FEM and Simulation. Se resetează fereastra New FEM and Simulation după care se apasă butonul Geometry Option. Se selectează opțiunea Lines din fereastra de dialog Geometry Option (fig.3-2), după care se apasă OK. Fig.3-2 Geometru Option Se resetează fereastra de dialog Solution, după care se dă click pe butonul Case Control. Click pe butonul Edit... din dreptul opțiunii Output Request. Se apasă pe butorun Force și se marchează opțiunea Enable FORCE Request, după care click succesiv pe OK pe cele două ferestre. Acum trebuie definită secțiunea elementului utilizat în analiză: Dublu click pe fișierul _fem1 din Simulation File View. Click pe meniul Insert > 1D Element Section, după care se apasă butonul Create Section din fereastra Beam Section Manager. Se alege din lista desfășurabiă Type, secțiunea de tip L, după care se introduc mărimile din datele problemei. Se marchează opțiunea Preview pentru a analiza conformitatea datelor problemei cu geometria afișată de sistem, după care click succesiv pe OK și Close. După realizarea secțiunii elementelor utilizate, este momentul dicretizării geometriei: click pe meniul Insert > Mesh > 1D Mesh și se resetează fereastra de dialog 1D Mesh. Click pe unul dintre segmentele verticale ale geometriei din zona grafică. Se alege CBEAM din lista desfășurabilă din zona Element Properties și se introduce numărul 15 în căsuța Number of Elements din zona Mesh Parameters. Click pe Beam Collector din zona Destination Collector, după care se resetează fereastra Mesh Collector. 2

3 Se alege PBEAM din lista desfășurabilă Type din zona Physical Property, după care click pe butonul Create Physical... din lista desfășurabilă Fore Section din zona Properties, se alege L(1). Se atribuie un material, după click pe OK. Click pe Apply în fereastra 1D Mesh. Se crează 15 elemente CBEAM și pe celălalt segment vertical al structurii. Se crează 7 elemente CBEAM pe segmentul ce unește cele două segmente verticale. Înainte de a apăsa butonul Apply pentru fiecare dintre segmentele discretizate, trebuie făcută asigurarea că toate discretizările sunt atribuite aceluiaș fișier colector (Beam Collector (1)). Se salvează fișierul FEM. Odată cu realizarea profilelor și atribuirea materialelor, se procedează la orientarea corespunzătoare a profilelor astfel încât structura analizată să satisfacă condițiile construcției reale. Click dreapta pe Beam Collector (1) din zona Simulation Navigator. Se alege opțiunea Edit Display..., după care din zona Beam se alege Solid din lista desfășurabilă Display Section (fig.3-3). Fig.3-3 Afișarea profilelor utilizate în constituirea structurii analizate Click dreapta pe 1D mesh (1), după care se alege Edit Mesh Associated Data. Se alege vectorul XC din lista desfășurabilă Specify Vector din zona Section Orientation, după care se apasă butonul OK. Pentru 1D Mesh (3) se alege vectorul ZC. În urma afișării elementelor din structura de analizat s-a realizat orientarea corectă a acestora (conform fig.3.1). Pentru continuarea analizei, afișarea acestor elemente nu mai este necesară. 3

4 Trebuie reținut faptul că rețelele discretizate ale celor trei elemente ale structurii nu sunt legate între ele prin niciun nod. Astfel, în continuare trebuie realizată legătura între rețele. Realizarea legăturilor dintre elemente Pentru a realiza legătura între rețelele discretizate trebuie mai întâi ca nodurile să fie afișate în zona grafică. Astfel: click pe meniul Preferences > Model Display, după care se alege Asterisk din lista desfășurabilă Attached Marker Type din zona Marker and Color și se apasă butonul OK. Se selectează Element din lista desfășurabilă Type Filter după care se ducă cursorul mouse-ului pe lângă intersecția fintre elementul transversal și unul dintre elementele verticale. Se poate observa că nodul final al elementului transversal este la jumătatea elementului de pe segmentul vertical. Acest lucru semnalează faptul că elementul final al segmentului transversal nu se conectează cu elementul de pe segmentul vertical (fig.3-4). Fig.3-4 Nodul final al elementului orizontal este neconectat la elementul vertical În aceste condiții este necesară realizarea unui nod în centrul elementului vertical: Click pe meniul Insert > Model Preparation > Mesh Point. Se alege Projected Point din lista desfășurabilă Type. Click pe unul dintre segmentele verticale ale structurii pentru opțiunea Object to Project to (fig.3-5). Se selectează ultimul nod al elementului transversal corespunzător. Se poate utiliza Node din lista desfășurabilă Type Filter pentru o alegere facilă a nodului necesar. Click pe Apply în fereastra Mesh Point Constructor, după care se repetă acțiunea pentru partea cealaltă a segmentului transversal al structurii. 4

5 Click pe meniul Edit > Update. Fig.3-5 Realizarea unui nod suplimentar Deși s-au construit nodurile suplimentare pentru fiecare dintre segmentele verticale ale structurii, nodurile respective nu sunt încă conectate. Se cunoaște faptul că două elemente sunt conecate doar atunci când au un nod comun. În acest caz, sunt două noduri suprapuse. Pentru verificarea condițiilor de prezență multiplă a două sau mai multe noduri se procedează astfel: click dreapta pe Beam Collector din zona Simulation Navigator și se alege Check All > Duplicate Nodes (fig.3-6). Se alege Displayed din lista desfășurabilă Node to Check. În acest moment, în zona grafică apar evidențiate două sau mai multe noduri suprapuse. Click pe Merge Nodes din fereastra Duplicate Nodes, după care se apasă butonul Close. Fig.3-6 Verificarea existenței nodurilor duplicate Dacă se dorește doar afișarea elementelor fără vizualizarea concomitentă a segmentelor structurii din modelul grafic, se aplică CTRL+W (Show and Hide), după care click pe - din dreptul textului Curves, apoi se închide fereastra de dialog. 5

6 Aplicarea condițiilor limită După realizarea completă a modelului pentru AEF, trebuie atribuite condițiile limită impuse de problema de rezolvat. Astfel se dă dublu click pe fișierul _sim1 din Simulation File View. Aplicarea constrângerilor și a încărcării structurii se realizează astfel: Click pe butonul Constraint Type și se alege opțiunea Fixed Constraintes. Se alege Nodes din lista desfășurabilă Type Filter, după care se aleg nodurile de la baza structurii de analizat (fig.3-7). Se apasă butonul OK. Fig.3-7 Aplicarea constrângerilor Click pe butonul Load Type și se alege opțiunea Force. Se alege Nodes din lista desfășurabilă Type Filter, după care se alege nodul din stânga sus. Se introduce valoarea de 450 în căsuța Force din zona Magnitude, după care se stabilește direcția -YC a vectorului din zona Specity Vector. Se apasă butonul Apply, după care se aplică 450 N în direcția YC pentru nodul din dreapta sus a structurii analizate (fig.3-8). Se salvează fișierul _sim1. Fig.3-8 Aplicarea încărcării pe structura analizată 6

7 Rularea și înterpretarea rezultatelor Odată încheiată caracterizarea modelului pentru analiză, se procedează la verificarea întregii configurări. Pentru acest lucru se dă click drapta pe Solution 1 din zona Simulation Navigator și se alege opțiunea Model Setup Check. Fig.3-9 prezintă fișierul text Information, acolo unde sunt înscrise erorile înregistrate la configurarea modelului pentru analiză. Fig.3-9 Fișierul text care prezintă erorile privind configurarea modelului analizat Să rulează analiza apăsând pe butonul Solve. Vizualizarea rezultatelor se efectuează prin accesarea tab-ului Post Processing Navigator și dublu click pe Solution 1 > Structural > Stress Element-Nodal (fig.3-10). Fig.3-10 Vizualizarea rezultatelor analizei 7

8 Pentru vizualizarea structurii nedeformate (fig.3-10) se dă ducblu click pe Post View 1 și se marchează opțiunea Show Undeformed Model după care se apasă butonul OK. Pentru vizualizarea unei anumite zone a profilelor din cadrul structurii analizate: dublu click pe Post View 1 și se demarchează opțiunea Deformation, după care se apasă butonul OK. Click pe comanda Beam Cross-Section View, se alege un punct de pe structură și se marchează opțiunea Preview (fig.3-11). Fig.3-11 Vizualizarea unei zone a profilului structurii analizate De exemplu, pentru identificarea valorilor tensiunilor tangențiale maxime din zona intersectării unui element vertical cu elementul transversal: Se deschide grupul de valori Stress Element-Nodal și se dă dublu click pe Max Shear. Click pe comanda Identify Results și se alege respectiva întersecție de elemente (fig.3-12). Fereastra Identify prezintă valoarea tensiunilor, elementul și nodul unde sunt măsurate acestea. fig.3-12 Identificarea valorii maxime a tensiunilor tangențiale în intersecția dintre elementele structurii analizate 8

9 Pentru realizarea graficului corespunzător forței de reacțiune în zona solicitărilor maxime din structura analizată, se porcedează astfel: dublu click pe Reaction Force Nodal, după care click pe comanda Create Graph se selectează de jos în sus, trei noduri de interes (fig.3-13), după care se dă un click pe zona grafică. Fig.3-13 Selectarea nodurilor de interes Sistemul afișează variația forței de reacțiune de pe porțiunea cuprinsă între cele trei noduri selectate anterior (fig.3-14). Fig.3-14 Graficul de variație a forțelor de reacțiune din zona de interes 9