Analiza stării de contact între elemente 3D În acest laborator sunt atinse următoarele aspecte: analiza contactului dintre două corpuri rigide definirea parametrilor de contact Se consideră problema prezentată în fig.10-1. Cele două lamele sunt fixate de suprafețele exterioare verticale. Solicitarea are loc pe suprafața rectangulară, în direcțiea -Z, cu o valoare de 2500N, pe lamela superioară. Lamelele au o grosime de 2.5mm și sunt realizate din PE, respectiv AL. De asemenea, cele două lamele se suprapun 50mm, existând un spațiu între ele de 1.25mm. Fig.10-1 Modelul propus spre analiză Pregătirea fișierelor 1. Se realizează un fișier nou cu denumirea CONTACT_3D.prt 2. Se modelează reperul conform fig.10-1, în cadrul aplicației MODEL, după care se salvează fișierul. 3. Se execută aplicația Advanced Simulation și se configurează fișierele FEM, SIM și Solution. 4. Click dreapta pe fișierul CONSOLA din fereastra Simulation File View și se alege New FEM and Simulation 5. Se demarchează Create Idealized Part, după care se apasă butonul OK 6. Din fereastra Solution se selectează opțiunea Case Control, după care se apasă butonul Edit din dreptul opțiuniii Structural Output Request 7. Click pe opțiunea Contact Results și se marchează căsuța Enable BCRESULTS Request, după care se apasă butonul OK 8. Se definește opțiunea Global Contact Parameter cu parametrii inițiali configurați de sistem, după care se apasă butonul OK Definirea rețelelor discretizate pentru suprafețele de contact Având în vedere că suprafețele de contact nu sunt coincidente la inițierea solicitării, 1
discretizarea se va realiza utilizând 2D Dependent Mesh. Astfel, se vor utiliza suprafețele divizate anterior în model. 1. Dublu click pe fișierul CONTACT_3D_fem1 2. Click pe meniul Insert > Mesh > 2D Dependent Mesh după care se configurează fereastra de dialog conform fig.10-2 Fig.10-2 Definirea rețelei discretizate 2D dependente 3. După alegerea opțiunii Mapped Mesh din lista Mesh Type se apasă butonul OK 4. În fereastra nou apărută, se alege CTRIA6 din lista Type și se introduce nr.5 în căsuța Element Size 5. Se demarchează opțiunea Export Mesh to Solver, după care click pe butonul OK Fig.10-3 Realizarea descretizării 2D dependente Se confirmă apariția unui cerc de culoare roșie în dreptul 2d_mapped_mesh(1) din fișierul ThinShell(1) > 2D Collectors (fig.10-4). Acest lucru sugerează faptul că aceasta discretizare nu va fi utilizată de sistem în cadrul simulării și nu este necesară definirea unui fișier colector (adică o grosime și material) Fig.10-4 2D Dependent Mesh 2
Definirea elementelor 3D Se definește o rețea 3D Tetrahedral Mesh, cu mărimea elementelor de 2.5mm pentru fiecare dintre lamele (fig.10-5) și se stabilesc materialele utilizate, PE pentru lamela superioară și AL pentru lamela inferioară. Fig.10-5 Discretizarea modelului Se salvează fișierul CONTACT_3D_fem1. Condițiile limită 1. Dublu click pe fișierul CONTACT_3D_sim1 2. Se aplică cele două constrângeri complete pe suprafețele laterale ale modelului, utilizând Constraint Type > Fixed 3. Se aplică accelerația gravitațională utilizând opțiunea Load Type > Gravity 4. Se aplică 2500N în direcția -ZC pe suprafața rectangulară de pe lamela superioară a modelului, utilizând opțiunea Load Type > Force Fig.10-6 Definirea condițiilor limită Definirea condițiilor de contact 1. Se ascund simbolurile condițiilor limită și rețeaua discretizată 2. Se activează comanda Surface-to-Surface Contact și se resetează fereastra 3
3. Se alege Automatic Pairing din lista Type, după care se introduce nr.3.5 în căsuța Max Search Distance și se apasă butonul Create Face Pairs 4. Se alege Per Face Pair din lista Grouping Option și se introduce 3.5mm în căsuța Distance Tolerance, după care se apasă butonul OK 5. Se apasă butonul OK din fereastra Surface-to-Surface Contact, după care, în spațiul grafic apar simbolurile corespunzătoare elementelor de contact (fig.10-7) 6. Se salvează fișierul CONTACT_3D_sim1. Fig.10-7 Definirea caracteristicilor Surface-to-Surface Concatc Rularea analizei Calcularea inițială 1. Se execută procesul de analiză prin apăsearea comenzii Solve 2. Se selectează Graph din Solution Monitor după care se apasă Contact Analysis Convergence pentru a analiza starea de convergență a analizei de contact (fig.10-8) 3. Se închide fereastra Solution Monitor și toate celelalte ferestre de informare Fig.10-8 Fereastra Contact Analysis Convergence 4
Verificarea rezultatelor 1. Dublu click pe Results > Structural, după care se afișează rezultatele Stress Elemental. 2. Dublu click pe Post View # și se selectează opțiunea Edges and Faces 3. Se alege None din lista Edges > Primary Display, după care se apasă butonul OK și sistemul afișează rezultatul conform fig.10-9 Fig.10-9 Afișarea tensiunilor din lamelele analizate Creșterea numărului de iterații În cazul în care lamelele nu se ating în urma solicitărilor, este nevoie ca nr. de iterații să crească pentru a se conferi sistemului mai mult timp de calcul. 1. Click dreapta de Solution 1, după care se alege opțiunea Edit 2. După selectarea ferestrei Case Control, se editează opțiunea Global Contact Parameters prin înscrie nr.30 în căsuța Max Iterations Status Loop (fig.10-10) 3. Se execută din nou analiza și se verifică rezultatele. Fig.10-10 Editarea opțiunii Global Contact Parameters 5
Post procesarea rezultatelor După rularea analizei, rezultatele de interes principal sunt tensiunile și deformarea structurii sub solicitarea aplicată. De asemenea, în cazul particular al analizelor de contact, rezultate de interes sunt și tracțiunea la contact, forța la contact, dar și presiunea la contact. În cazul prezentei analize, nu s-a luat în considerație fricțiunea la contact, așadar valoarea tracțiuni la contact va fi foarte apropiată de zero. Pentru afișarea scalei reale a rezultatelor sunt necesare următoarele etape: 1. Dublu click pe Displacement din fereastra Post Processing Navigator 2. Click dreapta pe Post View # > Set Deformation 3. Se introduce cifra 1 în căsuța Scale, iar din lista desfășurabilă se alege Absolute, după care se apasă butonul OK. Fig.10-11 Configurarea scalei de afișare a rezultatelor deformărilor Pentru afișarea tuturor rezultatelor de interes pe spațiul grafic se procedează după cum urmează: 1. Click pe comanda Return to Model, după care click pe meniul View > Layout > Six Portrait Views 2. Click dreapta pe Stress Elemental > Plot, după care se selectează fereastra centru-sus 3. În mod similar se afișează deformarea, tracțiunea, forța și presiunea la contact. Fig.10-12 Afișarea rezultatelor de interes după rularea analizei la contact 6