Utilizarea rețelelor de tip 1D & 2D În acest laborator sunt atinse următoarele aspecte: conectarea unui element 1D de unul 2D cum se realizează o muchie poligonală aplicarea constrângerilor privind deplasările reale în modelul finit Se consideră ansamblul structural din fig.7-1. Structura este încărcată cu 100 kgf. Picioarele sunt așezate pe podea (nu sunt fixate complet). Blatul mesei este realizat din ABS de 15 mm grosime. Piciorele sunt realizate din țevă de OL cu φ 25 mm exterior și φ 20 mm interior. Elementele de ranforsare sunt realizate din bare cilindrice cu φ 10 mm. De asemenea, masa suportă o încărcătură pe o amprentă circulară într-o zonă aleasă aleator pe suprafața blatului. Fig.7-1 Model propus pentru analiză Realizarea modelului grafic 1. Se realizează un fișier nou cu denumirea MASA.prt 2. Se modelează reperul conform fig.7-1, în cadrul aplicației MODEL, după care se salvează fișierul. Crearea rețelelor Realizarea fișierelor pentru analiză și soluție 1. Se execută aplicația Advanced Simulation și se realizează fișierele FEM, SIM și Solution conform aplicațiilor precedente 1
2. Click dreapta pe fișierul MASA din fereastra Simulation File View și se alege New FEM and Simulation 3. Se demarchează Create Idealized Part, se apasă butonul Geometry Options și se selectează opțiunea Lines, după care se apasă butonul OK 4. Se configurează fereastra Solution, după care se apasă butonul OK. Realizarea rețelei 2D și a punctelor de rețea 1. Click pe meniul Insert > Mesh > 2D Mesh, după care se resetează fereastra de dialog 2. Se selectează blatul mesei, se alege CQUAD4 din lista Type, după care se introduce nr.30 în căsuța Element Size 3. Click pe butonul New Collector și se introducerea denumirea BLAT în căsuța Name, după care se apasă butonul Create Physical... 4. Se alege ABS pentru Material 1 și se introduce nr.15 în căsuța Default Thickness, după care se apasă butonul OK pentru a configura rețeaua 2D (fig.7-2). Fig.7-3 prezintă fereastra de dialog 2D Mesh, dar și modelul discterizat al blatului mesei supuse analizei. Fig.7-2 Configurarea fișierului colector BLAT Fig.7-3 Discretizarea suprafeței blatului mesei 2
În acest moment sistemul nu recunoaște fixarea picioarelor pe blatul mesei. Așadar, sunt necesare realizarea unor puncte de rețea pe blat pentru a conecta picioarele. 5. Click pe meniul Insert > Model Preparation > Mesh Point 6. Se alege Projected Point din lista desfășurabilă Type 7. Click pe blatul mesei pentru opțiunea Object to Project to, după care se selectează punctul final al fiecărui picior în parte și se apasă butonul Apply (fig.7-4) 8. Click pe butonul Update. Fig.7-4 Realizarea punctelor de rețea pe suprafața inferioară a blatului Crearea amprentei pentru aplicarea încărcării Amprenta utilizată pentru realizarea încărcării pe o suprafață este defapt o muchie poligonală (profil închis de cele mai multe ori), care se poate realiza fie prin împărțirea suprafețelor în fișierul.prt (idealizat sau nu), fie prin construcția acestora în fișierul.fem. Se presupune că pe masa supusă analizei se așează o greutate cu amprentă circulară cu φ 200 mm. Fig.7-5 Configurarea zonei de amplasare a muchiei poligonale 1. Se crează un punct într-o zonă oarecare pe partea superioară a blatului mesei utilizând meniul Insert > Model Preparation > Point 2. Se alege Point on Face, după care se apasă click undeva pe suprafața blatului (fig.7-5) 3
3. Click pe meniul Insert > Model Cleanup > Circular Imprint 4. Se selectează blatul mesei pentru opțiunea Select Surface, după care se selectează punctul realizat anterior pentru opțiunea Select Point on Edge 5. Se introduce nr.200 în căsuța Absolute Diameter din zona Diameter of Imprint > Around Point (fig.7-6), după care se apasă butonul OK și butonul Update (fig.7-7) Fig.7-6 Configurarea amprentei circulare Fig.7-7 Transformarea elementelor 2D pentru evidențierea muchiei poligonale Configurarea secțiunilor utilizate și realizarea elementelor 1D 1. Click pe meniul Insert > 1D Element Section, după care click pe Create Section 2. Se configurează o secțiune de tip țeavă și una de tip bară conform fig.7-8 Fig.7-8 Cele două tipuri de secțiuni utilizate în analiză 4
3. Click pe meniul Insert > Mesh > 1D Mesh 4. Se selectează cele patru picioare ale mesei, după care se alege CBAR ca tip de element și se introduce nr.15 în căsuța Number 5. Se apasă butonul New Collector unde se configurează caracteristicile fișierului colector și se apasă butonul OK, după care Apply (fig.7-9). Fig.7-9 Realizarea elementelor 1D pentru picioarele mesei analizate După finalizarea configurării elementelor 1D pentru picioarele și elementele de ranforsare a mesei analizate (23 rspectiv 9 elemente), organizatorul Simulation Navigator trebuie să fie conform fig.7-10 Fig.7-10 Configurarea tuturor elementelor modelului analizat Pentru asigurarea faptului că nu sunt noduri care se dublează în construcția modelului finit se realizează verificarea nodurilor duplicate (meniul Analysis > Finite Element Model Check > Duplicate Nodes), după care se aplică opțiunea Merge Nodes (fig.7-11) și se salvează fișierul. 5
Fig.7-11 Verificarea și eliminarea nodurilor duplicat Implementarea condițiilor limită 1. Se activează fișierul MASA_sim1 (dublu click pe fișier) 2. Click pe opțiunea Constraint Type > User Defined Constraint și se fixează DOF3 pentru nodurile finale A, după care se apasă butonul Apply 3. Se fixează DOF1 pentru nodurile finale B, după care se apasă butonul Apply 4. Se fixează DOF2 pentru nodurile finale C, după care se apasă butonul OK 5. Click pe opțiunea Load Type > Gravity și se face asigurarea direcției corespunzătoare de acționare a accelerației gravitaționale (D), după care se apasă butonul OK 6. Click pe opțiunea Load Type > Force și se selectează suprafața circulară de pe blatul mesei (E), după care se introduce nr.100 în căsuța Magnitude > Force și se stabilește direcția de acționare a avestui vector 7. Click dreapta pe Solution 1 > Model Setup Check și dacă nu sunt erori se poate rula analiza apăsând butonul Solve. Fig.7-12 Condițiile limită pentru modelul analizat 6
Rularea analizei și afișarea rezultatelor 1. Dublu click pe Results din fereastra Simulation Navigator 2. După desfășurarea completă a fișierului Structural, dublu click pe Stres Element-Nodal 3. Se realizează un colector de date pentru deformarea blatului mesei și un colector de date pentru tensiunile din piciorul cel mai apropiat de zona solicitărilor maximale 4. Se realizează două grafice corespunzătoare tensiunilor și deformărilor suferite de masa analizată Rezultatele pentru analiza mesei în discuție sunt prezentate sumar în fig. 7-13 Fig.7-13 Rezultatele analizei structurale privind utilizarea rețelelor 1d și 2D Aplicații suplimentare - Realizați un cadru care să lege picioarele între ele chiar sub blatul mesei. Cum se modifică distribuția tensiunilor / deformațiilor? - Schimbați materialele utilizate în construcția structurii analizate. - Modificați locația și forma amprentei sarcinii aplicate. Apar solicitări suplimentare? Care este amplitudinea acestora comparativ cu situația din acest laborator? 7