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wikitelaio2015:lez16

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Linea 1: Linea 1:
 +====== Problemi di contatto in Marc/Mentat ======
 +===== Tipologie di non-linearità =====
  
 +Esistono tre tipologie di non-linearità:
 +
 +   * non-linearità legata al tipo di materiale
 +   * grandi deformazioni e grandi spostamenti
 +   * problema del contatto
 +
 +===== Problemi di contatto =====
 +
 +Andiamo ad analizzare l'ultimo dei tre casi citati sopra:
 +
 +I problemi di contatto sono di tipo non lineare, per cui la soluzione del software è di tipo iterativo.
 +E' possibile individuare 4 tipologie di contatto:
 +
 +  * Stazionario: l'area di contatto non varia al variare del carico (in questo caso il problema è lineare)
 +  * Progressivo: l'area di contatto aumenta all'aumentare del carico (contatto sfera/piano)
 +  * Regressivo: si ha INTERFERENZA INIZIALE; l'area di contatto diminuisce NON ISTANTANEAMENTE all'aumentare del carico
 +  *  Recessivo: si ha INTERFERENZA INIZIALE NULLA; l'area di contatto diminuisce ISTANTANEAMENTE all'aumentare del carico raggiungendo velocemente un valore costante (è necessaria una forza infinitesima per rendere costante l'area di contatto)             
 +
 +
 +
 +Un esempio chiarificante è quello di un pin all'interno di una piastra forata in cui il montaggio può assumere modalità differenti:
 +
 +    * Gioco: ∆R>0, l'area di contatto cresce al crescere del carico fino a ricoprire una ampiezza max di 180°
 +    * Interferenza: ∆R<0, l'area di contatto, che inizialmente ricopre una ampiezza angolare di 360°, diminuisce gradualmente 
 +    * Sigillo: ∆R=0, non c'è forzamento, è quindi necessaria una forza piccolissima per far diminuire l'area di contatto
 +                         
 +                         
 +                         
 +                         
 +                         
 +                         
 +===== Analisi agli elementi finiti =====
 +
 +
 +Si studia il forzamento di 2 tubi aventi le seguenti caratteristiche:
 +
 +Resterno = 60mm
 +
 +Rinterno = 20mm
 +
 +Rmedio = 40mm
 +
 +Interferenza radiale ∆R= 0.05mm
 +
 +Materiale tubo interno: alluminio
 +
 +Materiale tubo esterno: acciaio
 +
 +
 +==== Tubo interno ====
 +
 +//mesh generation->nodes->add// 
 +
 +(20,0,0)
 +
 +(40.025,0,0)
 +
 +Si crea un elemento  di tipo LINE(2) selezionando i due nodi prima creati e lo si suddivide (non in modo uguale  ma con un BIAS di -0.2 lungo l'asse x).
 +
 +//subdivide->divisions->20,1,1//
 +
 +//bias factors->-0.2,0,0//
 +
 +//elements->existing//
 +
 +
 +{{:cattura1.jpg?200|}}
 +
 +
 +Si crea la geometria circolare del  tubo facendo ruotare l'elemento LINE con un angolo di 2.5° ripetuto 144 volte.
 +
 +//expand->rotation angles->0,0,2.5//
 +
 +//repetitions->144//
 +
 +//elements->existing//
 +
 +//sweep->all//
 +
 +{{:cattura2.jpg?200|}}
 +
 +A questo punto si utilizza la funzione SET che permette di salvare corpi creati e allo stesso tempo di renderli invisibili se non servono nell'immediato.
 +
 +//mesh generation->select->elements->store->//
 +
 +Si inserisce il nome del set che si sta creando->// tubo_int//
 +
 +Nella barra di comando viene chiesta la lista degli elementi che faranno parte del set, si seleziona EXISTING.
 +
 +In VISIBLE SETS sono presenti tutti i set visibili al momento, sarà quindi presente il set chiamato tubo_int
 +
 +//visible sets->none->ok//
 +
 +Il tubo interno è ora salvato ma non visibile.
 +
 +{{:cattura3.jpg?200|}}
 +
 +
 +==== Tubo esterno ====
 +
 +
 +Come fatto per il tubo interno si inseriscono i nodi in 
 +
 +(39.975,0,0)
 +
 +(60,0,0)
 +
 +Si crea un elemento di tipo LINE(2) unendo i nodi e lo si suddivide con fattori 
 +
 +(20,1,1)
 +
 +Si effettua il BIAS con fattori
 +
 +(-0.18,0,0)
 +
 +Esattamente come per il tubo interno, si espande l'elemento LINE di un angolo di 2.5° con 144 ripetizioni fino a creare la geometria circolare del tubo esterno.
 +
 +N.B. : Bisogna fare molta attenzione, quando si creano dei sets, nell'utilizzo dei comandi. Infatti, nella selezione degli elementi da suddividere, bisogna utilizzare il comando VISIBLE e non più EXISTING come nel caso precedente. In caso contrario, tutti i comandi applicati alla mesh del tubo esterno verranno applicati anche alla mesh del tubo interno, anche se non visibile.
 +
 +//sweep->nodes->visible//
 +
 +Creo il SET del tubo esterno
 +
 +//select->store->tubo_est->visible//
 +
 +//visible sets->all->all//
 +
 +Così facendo si rendono visibili entrambi i set prima creati.
 +
 +
 +{{:cattura4.jpg?200|}}
 +
 +==== Definizione geometrie ====
 +
 +//geometric properties->new->structural->planar->plane stress//
 +
 +//elements add->existing//
 +
 +==== Definizione materiali ====
 +
 +//material properties->new->structural->standard//
 +
 +//structural->young modulus = 70000->poisson ratio = 0.3//
 +
 +//elements->add->set->tubo_int//
 +
 +Con lo stesso procedimento si assegnano le proprietà di materiale al tubo esterno con E=210000, Poisson= 0.3.
 +
 +{{:cattura5.jpg?200|}}
 +
 +==== Definizione contatti ====
 +
 +
 +//main menu->contact->contact bodies-> new->deformable
 +
 +elements->add->set->tubo_Int
 +
 +new->deformable->elements->add->set->tubo_est//
 +
 +Definiti i due corpi che andranno a contatto, si definiscono le proprietà del contatto.
 +
 +//contact->tables->properties//
 +
 +Selezionare, in tabella, il contatto tra 1 e 2 
 +
 +//contact type->touching//
 +
 +Il comando TOUCHING identifica un contatto monolatero tra due corpi che sussiste quando la distanza tra i punti di tali corpi risulta minore di una certa tolleranza imponibile dall'utente (esiste anche il comando GLUE che fa riferimento ad un contatto bilatero); se non si specifica nessuna tolleranza, il software utilizza un valore di default pari al 5% dell'edge più piccolo.
 +Tornando al nostro caso, la tolleranza dovrà essere sicuramente maggiore dell'interferenza radiale affinchè i due corpi siano visti effettivamente a contatto dal software.
 +
 +//distance tolerance->0.3//
 +
 +Parametro molto importante è il CONTACT DIRECTION METHOD: con questo comando si sceglie la modalità con cui il software va a verificare la distanza tra due nodi di due corpi che possono entrare in contatto. Si sceglie, in questo caso FIRST TO SECOND.
 +
 +Il software controlla la distanza che hanno i nodi del corpo 1 (tubo interno) dalla frontiera del corpo 2 (tubo esterno). Si può scegliere tra una frontiera del corpo 2 analitica o discreta: la frontiera di tipo analitico  è calcolata mediante un'interpolazione tra i nodi del corpo mentre quella di tipo discreto consiste in una spezzata passante per i nodi del corpo (vedi slide della lezione). Naturalmente, ha senso calcolare la frontiera analitica del corpo 2 solo se si è scelto un controllo del tipo FIRST TO SECOND, nel caso contrario sarebbe assolutamente inutile. E' preferibile, inoltre, assegnare una frontiera analitica al corpo più rigido tra i due.
 +
 +{{:cattura6.jpg?200|}}
 +
 +
 +{{:cattura7.jpg?200|}}
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 +
 +