lab_1-1_mef_2014.pdf

Laborator

Metoda Elementelor Finite

Acest material este protejat de legea drepturilor de autor i nu poate fi copiat, reprodus, distribuit sau republicat fr acordul scris al autorului. [email protected] nr. 8/1996, Legea nr. 285 din 23 iunie 2004, Ordonana de urgena 123 din 1 septembrie 2005 .

ef lucrri dr. ing. Marius N. BABAColectivul de Rezistena materialelor i Vibraii

Facultatea de Inginerie MecanicUniversitatea Transilvania din Braov

Although the finite element method can make a good Although the finite element method can make a good engineer better, it can make a poor engineer dangerousengineer better, it can make a poor engineer dangerous..

Concepts and Applications of Finite Element Analysis,3rd Edition, 1989

Robert D. Cook, et al.

Acest material este protejat de legea drepturilor de autor i nu poate fi copiat, reprodus, distribuit sau republicat fr acceptul scris al autorului. [email protected] nr. 8/1996, Legea nr. 285 din 23 iunie 2004, Ordonana de urgena 123 din 1 septembrie 2005 .

OBIECTIVE

Prezentarea mediului de lucru Abaqus/CAE.

Aplicaie practic: modelarea unei structuri plane de tip grind cu zbrele.

Laborator 1


Locaie

Colina Universitii, Catedra de Rezistena materialelor i Vibraii, sala BS2.

Sala

BS2

Sala

BS2

ABAQUS FEA

Pachet de programe software care au la baz MEF, destinat simulrii diverselor fenomene fizice specifice unui domeniu larg de aplicaii inginereti.

Dezvoltat de Dassault Systmes, ca parte component a familiei software SIMULIA Product Life-cycle Management (PLM).

Ce reprezint ABAQUS FEA?

Capabiliti


Capabiliti

Aplicaii n mecanica structurilor deformabile, mecanica fluidelor, transmisia cldurii, electromagnetism, electrostatic, biomecanic, etc.

Modele de materiale specifice unui spectru larg de aplicaii inginereti.

Bibliotec extins de elemente care pot modela virtual orice geometrie.

Solicitri statice, dinamice, periodice, staionare, nestaionare, tranzitorii, etc.

Probleme liniare, neliniare (cu diverse tipuri de neliniariti), dependente de timp, probleme de stabilitate, de vibraii, de interaciune, etc.

Abaqus/Standard: permite rezolvarea unei game largi de probleme, att liniare ct i dinamice neliniare . Folosit de obicei n cazurile n care dependena de timp a soluiei nu este determinant.

Abaqus/Explicit: adaptat pentru analizele dinamice tranzitorii (analize balistice,

Pentru rezolvarea problemelor de analiz structural#, pachetul ABAQUS FEA pune la dispoziia utilizatorilor, doi algoritmi de rezolvare denumii i solvere:

Module ABAQUS FEA


de impact, crash test: n general cele n care parametrul timp devine determinant). Trateaz de asemenea comportri neliniare accentuate necesare n studiul materialelor compozite, contact sau laminare la cald.

Abaqus/CAE: include ambele solvere (Standard i Explicit) ntr-un singur pachet integrat denumit Complete Abaqus Environment n care sunt disponibile toate instrumentele necesare realizrii unor analize complete (incluznd aici faza de modelare, simulare, monitorizare i vizualizare a rezultatelor), acoperind un domeniu larg de probleme.

# Modulul Abaqus/CFD destinat analizei curgerii dinamice a fluidelor nu face obiectul acestui curs.

PREPROCESARE

Abaqus/CAE sau alt software

Fiier date intrare

job.inp

Etape de rezolvare a unei probleme n ABAQUS/CAE


PROCESARE

Abaqus Standard sau Abaqus Explicit

Fiiere de rezultate

job.odb, job.dat, job.res, job.fil

POSTPROCESARE

Abaqus/CAE sau alt software

Alegerea tipului (tipurilor) de elemente finite potrivite analizei;

Asocierea unor seturi de constante reale pentru descrierea completa aelementelor (daca este cazul);

Etapa de PREPROCESARE const n modelarea fizic a domeniului problemei la sfritul creia se creeaz un fiier tip baz de date cu extensia .inp care conine toate comenzile

date de utilizator n ordine cronologic.



elementelor (daca este cazul);

Alegerea materialelor si atribuirea proprietilor acestora;

Definirea domeniului analizei (geometriei acestuia);

Definirea condiiilor de margine;

Definirea (aplicarea) ncrcrilor;

Salvarea bazei de date.

Formarea matricelor caracteristice;

Asamblarea matricelor (aportul fiecrui element finit este folosit la stabilirea comportrii generale a ntregului);

Etapa de PROCESARE const n rezolvarea sistemului algebric de ecuaii rezultat n urma asamblrii elementelor finite. La sfritul acestei faze Abaqus creeaz mai multe fiiere de tip baz de date scrise n format binar.



Implementarea condiiilor de contur (sistemul de ecuaii rezultat n urma asamblrii elementelor finite se modific dup introducerea condiiilor de contur);

Determinarea mrimilor de ieire;

Stabilirea rezultatelor pe fiecare element finit n parte.

Creare baze de date:


(.odb): fiiere de tip baz de date (format binar) folosite pentru faza de postprocesare numai de ctre modulul integrat Abaqus/CAE.

(.dat): conine toate rezultatele parametrilor alei de utilizator, obinute n urma studiului de analiz.

(.res): permite regenerarea bazei de date (modelului) n cazul distrugerii fiierelor format binar..


Etapa de POSTPROCESARE const n vizualizarea rezultatelor. Permite evaluarea i comentarea rezultatelor precum i prezentarea concluziilor.

Liste de valori.

Grafice de variaie sau hri de culori a diferiilor parametrii de interes (reaciuni, deplasri, tensiuni, etc.

Animaii.

(.fil): fiiere de tip baz de date care pot fi folosite pentru faza de postprocesare

utiliznd pachete FEA externe.

ABAQUS/CAE

Lansare aplicaie

Deschiderea unei noi sesiuni de lucruDeschiderea unei noi sesiuni de lucru


ABAQUS/CAE

Elementele principale ale interfeei grafice

Bara de titluBara de titlu Bara de meniuriBara de meniuri Bara contextualBara contextualBara de instrumenteBara de instrumente

Arbore de specificaii/arbore de rezultate

Arbore de specificaii/arbore de rezultate


Truse de instrumente specifice fiecrui modul contextual activ


Zona de mesaje/comenzi kernelZona de mesaje/comenzi kernel Zona de dialogZona de dialog

Zona graficZona grafic

Port de vedere/viewport

Port de vedere/viewport

Afieaz versiunea curent a aplicaiei i numele sesiunii de lucru.

Bara de titlu

ABAQUS/CAE

Module de lucru distincte corespunztoare diferitelor aspecte particulare din cadrul fiecrei etape de rezolvare a unei probleme (preprocesare, procesare, postprocesare).

Bara contextual


postprocesare).

ABAQUS/CAE


ABAQUS/CAE

Instrumentele de lucru din acest meniu se schimb n funcie de modulul de lucru

ales n bara contextual.



ABAQUS/CAE

Conine o serie de meniuri cu opiuni de meniu n care se regsesc toate operaiile posibile n fereastr. Configuraia meniurilor disponibile se schimb n funcie de modulul de lucru curent ales n bara contextual.

Bara de meniuri

Conine o serie de butoane pentru cele mai utilizate operaii

Bara de instrumente


pentru cele mai utilizate operaii din fereastra. Acestea permit creterea vitezei de lucruri n sensul c nu se mai intr aa des n meniuri. n cazul aplicaiilor complexe cu mai multe operaii pot fi utilizate mai multe bare de instrumente, fiind permis selectarea acestora precum i adugarea/eliminarea de butoane

(Tools > Customize).

ABAQUS/CAE

Conine mai multe intrri, fiecare intrare poate avea subordonate alte intrri. Permite o vedere sistematic a ntregului model la toate nivelurile de subordonare specifice diferitelor aspecte particulare din cadrul fiecrei etape de rezolvare a unei probleme.

Arborele de specificaii


unei probleme. Permite accesarea rezultatelor studiului de analiz i modificarea caracteristicilor

acestora.

Arborele de rezultate

Selectarea afirii diferitelor componente ale rezultatelor, salvarea imaginilor, animailor i generarea rapoartelor.

Structur similar arborelui de specificaii.

ABAQUS/CAE

Zona grafic (Canvas)

Fereastra de afiare porturilor de vedere (viewports).

Porturi de vedere (Viewports)

Zona grafic de afiare a modelului curent.

Zona de dialog


Zona de dialog

Afieaz opiunile corespunztoare unei anumite comenzi din trusa de instrumente specifice modulului contextual activ.

Zona de mesaje/comenzi kernel

Zon de afiare a mesajelor de notificare sau avertizare.

Introducere comenzi de tip kernel (limbaj de programare Python) pentru crearea de noi aplicaii.

Abaqus/CAE salveaz automat toate comenzile efectuate n timpul unei sesiuni de analiz sub forma unor fiiere de jurnalizare care conin scripturi Phyton. Salvarea acestora se face adugnd extensii diferite la numele fiierului creat iniial de ctre utilizator (utile pentru monitorizarea activitii i administrarea copilor de siguran).

(.rpy): conine toate comenzile (inclusiv cele greite) executate n timpul unei sesiuni de lucru.

Fiiere importante n ABAQUS/CAE


(.jnl): conine toate comenzile necesare pentru recrearea bazei de date corespunztoare studiului de analiz curent (la sfritul etapei de procesare).

(.rec): conine toate comenzile necesare pentru recrearea bazei de date

corespunztoare celei mai recente salvri.

Aceste fiiere pot fi editate i modificate cu un editor Phyton.

ABAQUS/CAE

Uniti de msur:

Abaqus nu folosete un sistem propriu de uniti de msur.

Folosirea unui sistem de UM consecvent este responsabilitatea utilizatorului:toate mrimile trebuie exprimate ntr-un set unic de uniti de msur.

Mrime SI SI [mm]


Lungime m mm

Unghi rad rad

For N N

Timp s s

Frecven Hz Hz

Mas kg Tone (103 kg)

Presiune Pa MPa

Vitez m/s mm/s

Vitez unghiular rad/s rad/s

Acceleraie m/s2 mm/s2

Densitate kg/m3 tone/mm3

Energie J mJ (10-3 J)

Modul de elasticitate Pa MPa

ABAQUS/CAE

Grade de libertate

Noduri necunoscutele nodale primare.

n raport cu un reper de referin global la care este raportat structura n ansamblu, fiecare nod poate avea maximum 6 componente ale deplasrii: trei

translaii UX, UY, UZ i trei rotiri RX, RY , RZ.


Componentelor nule ale deplasrilor pe care le poate avea un nod al modelului structurii n procesul de deformaie li se asociaz un versor numit grad de libertate geometric(DOF al nodului). Acesta poate avea valoarea DOF = 0, dac pe direcia respectiv componenta deplasrii este nul (sau eventual cunoscut), i DOF=1 dac deplasarea este necunoscut.

ABAQUS/CAE

Sisteme de coordonate

Pentru descrierea condiiilor de frontier i a sarcinilor concentrate, sistemul de referin implicit este cel global cartezian.

Este posibil definirea alternativ (n funcie de specificul problemei) a unor sisteme de referin locale (rectangular, cilindric sau sferic).


locale (rectangular, cilindric sau sferic).

Pentru elemente de tip solid, sistemul de referin implicit este cel global cartezian; Pentru elemente de tip shell, sistemul de referin folosit este reprezentat de o proiecie a sistemului global cartezian pe suprafaa elementului.

Pentru definirea direciilor de material (acolo unde este cazul) sistemul de referin folosit implicit de Abaqus/CAE depinde de tipul elementelor folosite, i anume:

Proiecia axei x pe

suprafaa elementului

ABAQUS/CAE

Despre timp sau uniti de timp

Abaqus monitorizeaz att durata de timp corespunztoare unei analize, ct i timpul aferent fiecrui pas de analiz.

Parametru important n anumite tipuri de analiz (ex. analizelor tranzitorii utliizate pentru determinarea rspunsului dinamic al unei structuri ncrcat cu orice sistem de fore dependent de timp)


orice sistem de fore dependent de timp)

n cazul analizei statice, doar o msur a incrementului de cretere liniar a sarcinii.

ABAQUS/CAE

Documentaie


lab_1-1_mef_2014.pdf

Documents