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wikitelaio2015:lez22

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wikitelaio2015:lez22 [2015/04/24 12:11] – 203454wikitelaio2015:lez22 [2015/04/25 11:40] (versione attuale) – 207756
Linea 1: Linea 1:
 +======Forzamento albero-mozzo in assial-simmetria======
 +
 +=====Introduzione=====
 +Si analizza il problema di contatto nel caso di forzamento albero-mozzo imponendo prima un comportamento dei materiali elastico lineare e poi elasto-plastico (bilineare), valutando i risultati con diversi gradi di infittimento della mesh. 
 +Si forniscono i dati geometrici (nominali) del problema:
 +  * raggio esterno mozzo = 60 mm
 +  * raggio esterno albero = raggio interno mozzo = 40 mm
 +  * raggio interno albero = 20 mm
 +  * interferenza radiale = 0.05 mm
 +  * lunghezza albero = 200 mm
 +  * lunghezza mozzo = 80 mm
 +
 +Nota bene: il mozzo è centrato rispetto all'albero (il problema è simmetrico rispetto all'asse y)
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4-quotev.png?500 |}}
 +
 +E' importante impostare il problema assial-simmetrico ricordando che il software in uso considera come asse di assial-simmetria l'asse x.
 +
 +=====Mesh Generation=====
 +Aggiungendo i nodi con il comando:
 +
 +<code>[nodes]>add</code>
 +
 +n1=(0,20,0); 
 +n2=(0,40,0); 
 +n3=(60,20,0);
 +n4=(60,40,0); 
 +n5=(100,20,0); 
 +n6=(100,40,0); 
 +
 +creiamo gli elementi linea selezionando [element class: line(2)] e unendo i nodi nell'ordine seguente:
 +
 +n2->n4
 +n6->n4 
 +
 +procediamo con la suddivisione del primo elemento linea:
 +<code>[subvide]>[division (24,1,1)];[bias factor (0.2,0,0)]</code>
 +
 +e del secondo:
 +<code>[subvide]>[division (16,1,1)];[bias factor (0.2,0,0)]</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-9.png?500 |}}
 +
 +come riferimento geometrico inseriamo una linea tra n4 e il punto (60,0,0):
 +<code>[add]>[point] (60,0,0)</code>
 +<code>[curve type]>[line]>[add]</code>
 +
 +<code>[expand]>[translation (0,-2,0)]>[repetition 10]</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-12.png?500 |}}
 +
 +al fine di avere una più accurata analisi dello stato tensionale è necessario infittire localmente la mesh nel punto di singolarità (spigolo del mozzo a contatto con l'albero):
 +<code>[elements remove]>selezionare nodi da eliminare come in figura</code>
 +[between node]>selezionare i nodi tra i quali se ne vuole creare uno nuovo
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-15.png?500 |}}
 +
 +riportando la element class a quad(4) utilizziamo i nodi appena creati per ottenere una mesh più fitta creando gli elementi come in figura.
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-16.png?500 |}}
 +
 +procediamo con l'eliminazione dei nodi non utilizzati con il comando:
 +<code>[sweep]>[all]</code>
 +<code>[sweep]>[remove unused nodes]</code>
 +
 +creiamo ora il mozzo sfruttando una simmetria: per fare ciò è necessario un punto per il quale passa il piano di simmetria e la sua normale:
 +<code>[symmetry]>[point (100,40,0)]>[normal(0,1,0)]</code>
 +
 +attenzione: non utilizzare il comando [sweep all] ma effettuare uno sweep selettivo
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-20.png?500 |}}
 +
 +creiamo un set di elementi:
 +<code>[select]>[elements store]>[name "albero"]>[all selected]</code> 
 +selezionando gli elementi dell'albero.
 +Ripetiamo la stessa procedura per il mozzo.
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-34.png?500 |}}
 +
 +<code>[check]>[upside down]>[flip elements]>[all selected]</code>
 +
 +verificare attraverso il comando [upside down] che il numero di elementi upside down sia 0.
 +
 +procediamo con l'eliminazione dei nodi non utilizzati con il comando:
 +<code>[sweep]>[remove unused nodes]</code>
 +
 +al fine di ottenere tre differenti soluzioni utilizzando differenti meshature si procede a duplicare la geometria appena realizzata:
 +<code>[duplicate]>[translations(200,0,0)]>[repetitions 2]>[elements all existing]</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-40.png?500 |}}
 +
 +per infittire la mesh utilizziamo due volte il comando:
 +<code>[subdivide]>[divisions (2,2,1)]>[bias factors (0,0,0)]>[all selected]</code> 
 +Selezionando in primis la seconda e terza geometria e infine solo la terza.
 +
 +rendiamo invisibili gli alberi per effettuare lo sweep selettivo:
 +<code>[select]>[visible sets]>[albero (none)]</code>
 +<code>[sweep]>[nodes]>[all visible]</code>
 +<code>[sweep]>[nodes]>[all invisible]</code>
 +
 +rendiamo di nuovo visibili anche gli alberi:
 +<code>[select]>[visible sets]>[make all sets visible]</code>
 +
 +=====Geometric Properties=====
 +<code>[new]>[structural]>[Axisymm][solid]</code>
 +<code>[Elements]>[add]>[all existing]</code>
 +
 +=====Material Properties=====
 +Per l'albero:
 +<code>[new]>[standard]>[name="alu"]</code>
 +
 +e nel menù "Properties" impostare come in figura:
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-54.png?500 |}}
 +
 +<code>[Elements adds]>[Set]>albero</code>
 +
 +Per il mozzo:
 +
 +<code>[new]>[standard]>[name="acciaio"]</code>
 +
 +e nel menù "Properties" impostare come in figura:
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-57.png?500 |}}
 +
 +<code>[Elements adds]>[Set]>mozzo</code>
 +
 +=====Contact=====
 +Al fine di impostare il nostro problema di contatto, scegliamo la frontiera dell'albero analitica e quella del mozzo discreta.
 +Sebbene tale scelta possa risultare controproducente, in quanto l'albero è di un materiale meno rigido rispetto a quello del mozzo, si opta per questa scelta poichè in questo caso l'albero, soggetto a compressione, subisce una minore deformazione rispetto a quella del mozzo.
 +Si procede dunque in questo modo:
 +<code>[select]>[visible sets]>["mozzo" (none)]</code>
 +<code>[new]>[deformable]>[name:"shaft"]</code>
 +<code>[elements add]>selezionare gli elementi di frontiera superiore</code>
 +<code>[Properties]>[Boundary description: Analytical]>[Settings]>[Discontinuity]>[Nodes add]>selezionare i nodi n6 e n2 a tutte e tre le geometrie</code>
 +
 +Procedendo in maniera analoga:
 +<code>[select]>[visible sets]>["mozzo" (all);"albero" (none)]</code>
 +<code>[new]>[deformable]>[name:"hub"]</code>
 +<code>[elements add]>selezionare gli elementi di frontiera inferiore</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-67.png?500 |}}
 +
 +Rimettiamo tutto visibile
 +<code>[select]>[visible sets]>[make all sets visible]</code>
 +
 +Realizziamo la tabella di contatto:
 +<code>[contact tables]>[new]>[properties]> selezionare l'elemento riga 1, colonna 2</code>
 +
 +e impostare come da figura:
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-72.png?500 |}}
 +
 +La scelta di impostare second to first è dovuta alla scelta delle boundary description in quanto la distanza è calcolata dai nodi della frontiera discreta a quella analitica.
 +
 +=====Boundary Conditions=====
 +Dato il problema assialsimetrico, la figura è già vincolata lungo l'asse y. L'unico moto rigido ammesso è lungo l'asse x.
 +Pertanto inseriamo dei carrelli (su tutte e tre le geometrie) sui nodi dell'asse di simmetria che impediscono lo spostamento lungo x:
 +<code>[new]>[structural]>[Fixed displacement]>["name" (carrX)]</code>
 +<code>[Properties]>[Displacement X = 0]</code>
 +<code>[Nodes add]>selezionare i nodi desiderati</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-77.png?500 |}}
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-78.png?500 |}}
 +
 +=====Loadcase=====
 +<code>[new]>[static]>[properties]</code>
 +e selezionare la contact table creata in precedenza, impostando "Steps=1"
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-82.png?500 |}}
 +
 +=====Jobs=====
 +<code>[new]>[structural]>[properties]</code> 
 +selezionare il load case prima definito e sotto la voce "Analysis dimension" impostare AxiSymmetric.
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-99.png?500 |}}
 +
 +Sempre nella stessa schermata:
 +<code>[contact control]>[initial contact]</code> 
 +selezionare la contact table
 +
 +Tornare indietro a "Jobs Result" e impostare come in figura:
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-1.png?500 |}}
 +
 +Per verificare la presenza di eventuali errori e warnings:
 +<code>[Jobs]>[Check]</code>
 +
 +<code>[Jobs]>[renumbered all]</code>
 +<code>[Jobs]>[Run]>[Submit]>[Monitor]</code>
 +
 +controllando che exit number sia 3004.
 +
 +Nella sezione di "Post processing", è possibile la visualizzazione ottenuta dalla nostra analisi elastico lineare.
 +
 +Ad esempio è possibile plottare l'andamento della normal contact stress valutata sui nodi estremi e intermedi della frontiera inferiore, utilizzando il comando path plot selezionando Arc Lenght (x) e Contact normal stress (y).
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-10.png?500 |}}
 +
 +=====Analisi Elastoplastica=====
 +Vediamo come varia la soluzione del problema modificando il comportamento dei materiali da elastico a elastoplastico (bilineare).
 +<code>[Material properties]>[Material properties]</code> 
 +selezionare alu
 +<code>[Structural]>[Plasticity]>[Yield stress=50]</code>
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-119.png?500 |}}
 +
 +Ripetere tale procedura per l'acciaio, impostando Yield stress=100 e successivamente riavviare l'analisi come fatto in precedenza.
 +
 +<code>[Jobs]>[Run]>[Submit]>[Monitor]</code>
 +
 +Confrontare i dati di interesse.
 +
 +{{ :wikitelaio2015:gr4screenshot-2.png?500 |}}
 +{{ :nomeimmagine.jpg?300 |}}
 +