====== Automesh e caricamento biella ====== Importiamo il cad della biella {{https://cdm.ing.unimo.it/files/progetto_del_telaio/2015/biella_sologeom.mfd}} Andiamo a generare una divisione fittizia delle curve, per definire il grado di "finezza" della mesh 2D che verrà generata in modo automatico dal software, inserendo: [MESH GENERATION]>[AUTOMESH]>[CURVE DIVISION]>[(input) TARGET LENGHT (0.5)] >[APPLY CURVE DIVISION] >[EXISTING] >[2D PLANAR MESHING]>[TRANSITION (1)] >[QUAD MESH!]>(seleziona curve chiuse)>[END LIST] {{ :wikitelaio2015:immagine2.jpg?300 |}} {{ :wikitelaio2015:immagine4.jpg?300 |}} CURVE DIVISION: imposta una lunghezza di riferimento per la mesh, imponendo una suddivisione fittizia della curva in intervalli uguali. (La curva rimane un unico elemento). SUBDIVISION: a differenza del comando precedente, la curva in questo caso viene suddivisa in più tratti. TRANSITION: con questo comando è possibile infittire o meno la mesh (se transition=1 la mesh rimane uniforme, mentre per valori <1 (>1) la dimensione degli elementi va aumentando (diminuendo). QUAD MESH!: con questo comando il software genera una mesh automatica di elementi quad4 (nel limite del possibile). [MESH GENERATION]>[SWEEP]>[ALL] Facciamo lo "storage" degli elementi che abbiamo per definire il componente biella e poi lo nascondiamo: [MESH GENERATION]>[SELECT]>[(elements) STORE]>["Biella"]>[OK] >[EXIST] >[VISIBLE SETS]>[NONE (Biella)]>[OK] Creiamo la boccola: [MESH GENERATION]>[ELEMENTS CLASS]>[LINE_2] >[(elements) ADD]>(selezionare i due nodi*)>[END LIST] >[SUBDIVIDE]>[DIVISION (2,2,2)] >[ELEMENTS]>(selezionare l'elemento line)>[END LIST] >[EXPAND]>[ROTATION ANGLES (0,0,-180/70)] >[REPETITIONS (70)] >[CENTROID (0,0,0)] >[ELEMENTS]>(selezionare gli elementi)>[END LIST] >[SWEEP]>[NODES]>[VISIBLE] >[SELECT]>[(elements) STORE]>["Boccola"]>[OK] >[VISIBLE] >[CHECK]>[UPSIDE DOWN]>[FLIP ELEMENTS] >[SELECTED] >[UPSIDE DOWN]>[CROSS ELEMENTS]>[UPSIDE DOWN] {{ :wikitelaio2015:immagine666.jpg?300 |}} CROSS ELEMENTS: individua gli elementi che vanno a contatto tra 2 corpi; nel caso specifico sono gli elementi esterni della boccola che vanno a contatto con quelli interni della biella. [MESH GENERATION]>[SELECT]>[VISIBLE SET]>[ALL VISIBLE]>[OK] Attribuiamo spessore 12 agli elementi del corpo della biella e spessore 6 agli elementi della tasca. [GEOMETRICAL PROPRIETIES]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[PLANAR]>[PLANE STRESS]>[(name)"T12"] >[PROPERTIES]>[THICKNESS (12)]>[OK] >[(elements) ADD]>[EXISTING] [GEOMETRICAL PROPRIETIES]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[PLANAR]>[PLANE STRESS]>[(name)"T6"] >[PROPERTIES]>[THICKNESS (6)]>[OK] >[(elements) ADD]>(selezioniamo solo gli elementi della tasca)>[END LIST] >[ID GEOMETRIES] Andiamo a definire le caratteristiche dei materiali: [MATERIAL PROPERTIES]>[NEW]>[STANDARD]>[(name)"Titanio"] >[STRUCTURAL]>[YOUNG MODULS (115000)]>[POISSON RATIO (0.3)]>[OK] >[ADD]>[SET]>[Biella]>[OK] [MATERIAL PROPERTIES]>[NEW]>[STANDARD]>[(name)"Bronzo"] >[STRUCTURAL]>[YOUNG MODULS (90000)]>[POISSON RATIO (0.3)]>[OK] >[ADD]>[SET]>[Boccola]>[OK] Definiamo il contatto tra boccola e piede di biella. Scegliamo un andamento __analitico__ per il corpo più rigido (il piede di biella) ed un andamento __discreto__ per il corpo meno rigido (la boccola). Del corpo analitico dobbiamo definire manualmente i due punti di discontinuità nei punti angolosi. [CONTACT]>[CONTACT BODIES]>[NEW]>[DEFORMABLE]>[(name)"Bush"] >[PROPERTIES]>[DISCRETE]>[OK] >[(elements) ADD]>[SET]>[Boccola]>[OK] >[SELECT]>[VISIBLE SET]>[NONE (Boccola)]>[OK] [CONTACT]>[CONTACT BODIES]>[NEW]>[DEFORMABLE]>[(name)"Rod"] >[ID CONTACT] >[(elements) ADD]>(selezionare tutti gli elementi della circonferenza interna del piede di biella)>[END LIST] >[PROPERTIES]>[ANALYTICAL]>[SETTINGS]>[(method) MANUAL] >[(nodes) ADD]>(selezioniamo i due punti angolosi)>[END LIST]>[OK] >[SELECT]>[VISIBLE SET]>[ALL VISIBLE]>[OK] {{ :wikitelaio2015:immagine8.jpg?300 |}} Creiamo due tabelle di contatto: una per il forzamento albero-mozzo, l'altra per la pressione interna. Nella tabella del forzamento definiamo anche l'interferenza tra i due corpi siccome precedentemente abbiamo attribuito valori nominali al diametro esterno della boccola e al diametro interno del piede di biella. [CONTACT TABLE]>[NEW]>[(name)"Forzamento"] >[PROPERTIES]>[1-2] >[(contact type)TOUCHING]>[(detection method) FIRST TO SECOND]>[INTERFERENCE CLOUSURE (0.05)]>[OK] [CONTACT TABLE]>[NEW]>[(name)"Carico"] >[PROPERTIES]>[1-2] >[(contact type)TOUCHING]>[(detection method) FIRST TO SECOND]>[DISTANCE TOLERANCE (0.0001)]>[OK] {{ :wikitelaio2015:immagine-001.jpg?300 |}} {{ :wikitelaio2015:immagine-002.jpg?300 |}} Vincoliamo gli assi di simmetria della struttura. L'andamento del carico (pressione) è descritto da una funzione lineare nel tempo. [BOUNDARY CONDITIONS]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[FIXED DISPLACEMENT]>[(name)"Carrx"] >[PROPERTIES]>[DISPLACEMENT X]>[OK] >[(nodes) ADD]>(nodi sull'asse di simmetria y)>[END LIST] [BOUNDARY CONDITIONS]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[FIXED DISPLACEMENT]>[(name)"Carry"] >[PROPERTIES]>[DISPLACEMENT Y]>[OK] >[(nodes) ADD]>(nodi sull'asse di simmetria x)>[END LIST] [BOUNDARY CONDITIONS]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[EDGE LOADS]>[(name)"Pressione"] >[TABLES]>[NEW]>[INDIPENDENT VARIABLE] >[TYPE]>[TIME]>[OK] >[V1_MIN (1)] >[V1_MAX (2)] >[(data points) ADD]>(selezionare punti (1,0) (2,1)) >[PROPERTIES]>[PRESSURE (10)]>[TABLE]>[Table1]>[OK] {{ :wikitelaio2015:immagine12.jpg?300 |}} {{ :wikitelaio2015:immagine-13.jpg?300 |}} ====== Modellazione piastre e saldature ====== Scaricare file:{{https://cdm.ing.unimo.it/dokuwiki/_media/wikitelaio2015/giunto_saldato_telaio_nocordone_solomesh_v2012.mfd}} Acciaio S235JR, spessore 3mm. Gli elementi sono posizionati sulla superficie media del corpo. Cordone di saldatura perimetrale superiore su 3 lati con sezione di gola 3√2 mm (incompleta penetrazione). Possibilità di completare il cordone con un quarto lato (frontale, dal basso). Collegato a telaio tramite due giunti bullonati (M10). Carico (500,0,250)N applicato nelle direzioni (x,y,z) a foro piastrina tramite forcella. Ciclo affaticante all'origine. Aprire con mentat il file scaricato in precedenza. {{ :wikitelaio2015:immagine-1.jpg?300 |}} Ci sono diverse possibilità per modellare le proprietà geometriche 3D del pezzo, tra cui: -SOLID: proprietà di default dove l'elemento definisce una porzione di spazio -SHELL: corrisponde all'elemento piastra di cui si deve specificare lo spessore -TRUSS: elemento trave che lavora soltanto a sforzo normale (tirante/puntone) -CABLE: sono travi collegate in serie che modellano un cavo (lavora solo a trazione) -MEMBRANE: elemento piastra la cui rigidezza torsionale è trascurabile. Nel caso in esame utilizziamo la modellazione shell. [GEOMTRIC PROPERTIES]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[3D]>[SHELL]>[(name)"lamiera_3mm"] >[PROPERTIES]>[THICKNESS (3)]>[OK] >[(Elements) ADD]>[EXIST] nota: non indichiamo nessun shell offset perchè il materiale è distribuito in maniera simmetrica rispetto al piano di simmetria In questo modo lo spessore non viene visualizzato ma verrà comunque considerato nei calcoli. Per poterlo visualizzare si utilizza: [PLOT]>[(Element) SETTINGS]>[SHELL]>[PLOT EXPANDED]>[PLOT OFFSET]>[REGEN] Quando si uniscono due piani medi di travi avremo zone di intersezione e di compenetrazione, tuttavia questo viene accettato dal software che non considera la compenetrazione in fase di calcolo. {{ :wikitelaio2015:immagine-9.jpg?300 |}} Passiamo ora a definire le proprietà del materiale: [MATERIAL PROPERTIES]>[NEW]>[STANDARD]>[(name)"Acciaio_S235jr"] >[STRUCTURAL]>[YOUNG MODULS (210000)]>[POISSON RATIO (0.3)]>[OK] >[GENERAL]>[MASS DENSITY (7.9*e-0.9)]>[OK] >[(Elements) ADD]>[ALL EXIST] Abbiamo inserito la densità del materiale per un successivo calcolo modale. Andiamo ora a creare i RIGID BODY ELEMENT: Gli RBE2 sono strumenti utilizzati per vincolare in modo rigido lo spostamento di nodi slave (tied) rispetto al nodo master (retained). Gli RBE3 sono link di carico distribuito o link di rototraslazione. Ora è necessario creare la saldatura tra le due piastre. Innanzitutto notiamo che si ha una corrispondenza nodo-nodo tra i due corpi. La strategia scelta è quella di modellare la saldatura tramite rbe2 ( non utilizziamo la funzione LINK in quanto vincolerebbe rigidamente i corpi, come se fosse un unico corpo senza saldatura, non potendo cogliere la deformazione del cordone). Anche per modellare i giunti bullonati usiamo gli rbe2, scegliendo il nodo al centro del foro come master e i nodi sulla circonferenza come slave. La scelta è dovuta al fatto che la bullonatura esercita una pressione di contatto solo nella zona toroidale, quindi non c'è alcun forzamento tra stelo e foro. Per il foro caricato dalle forze in x e z invece eseguiamo una modellazione tramite rbe3 in quanto simula la presenza di uno spinotto forzato (le forze sono radiali rispetto al foro). {{ :wikitelaio2015:forza_scambiata_bullonatura.jpg?300 |}} [LINKS]>[RBE2'S]>[NEW]>[(retained) NODE]>(selezionare un nodo sul bordo della piastra) >[(tied nodes) ADD]>(selezionare il nodo corrispondente)>[END LIST] >[DOF]>(1)(2)(3)(4)(5)(6) nota: imponiamo che i nodi tied seguano i master in tutti i gradi di libertà, come se ci fosse un collegamento infinitamente rigido. {{ :wikitelaio2015:immagine-2.jpg?300 |}} Per modellare l'intero cordone o reiteriamo questo processo o duplichiamo l'rbe2 già creato. [MESH GENERATION]>[DUPLICATE]>[FROM/TO]>(selezionare il master e il successivo dove si vuole duplicare) >[RBE2'S]>(selezionare il "segmento" rbe2)>[END LIST] >[SWEEP]>[ALL] Con il comando duplicate vengono duplicati sia gli rbe2 sia i nodi, per cui è necessario eseguire un comando sweep. {{ :wikitelaio2015:immagine-3.jpg?300 |}} Generiamo l'rbe2 per i fori bullonati. [LINKS]>[RBE2'S]>[NEW]>[(retained) NODE]>(selezionare il nodo a centro del foro) >[(tied nodes) ADD]>(selezionare i nodi sulla circonferenza)>[END LIST] >[DOF]>(1)(2)(3)(4)(5)(6) Ripetere il processo per il secondo foro. {{ :wikitelaio2015:immagine-4.jpg?300 |}} Generiamo l'rbe3 per il foro caricato. [LINKS]>[RBE3'S]>[NEW]>[(reference node) NODE]>(selezionare il nodo centrale) >[DOF]>(1)(2)(3)(4)(5)(6) >[(connected nodes)(nodes) ADD]>(selezionare i nodi sulla circonferenza)>[END LIST] >[DOF]>(1)(2)(3) >[COEFF (1)] nota: agli rbe3 va assegnato un peso nodale che in questo caso lasciamo uguale a uno (COEFF (1)). Il peso è unitario perché la mesh attorno al foro è equispaziata. Se così non fosse sarebbe necessario assegnare un peso diverso ad ogni nodo. {{ :wikitelaio2015:immagine-7.jpg?300 |}} [BOUNDARY CONDITIONS]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[FIXED DISPLACEMENT]>[(name)"incastro"] >[PROPERTIES]>[DISPLACEMENT X] >[DISPLACEMENT Y] >[DISPLACEMENT Z] >[ROTATION X] >[ROTATION Y] >[ROTATION Z]>[OK] >[(nodes) ADD]>(selezionare i centri dei fori bullonati)>[END LIST] [BOUNDARY CONDITIONS]>[NEW]>[STRUCTURAL]>[POINT LOAD]>[(name)"carico"] >[PROPERTIES]>[FORCE X (500)] >[FORCE Z (250)]>[OK] >[(nodes) ADD]>(selezionare i centro del foro caricato)>[END LIST] {{ :wikitelaio2015:immagine-8.jpg?300 |}} [JOB]>[NEW]>[STRUCTURAL] >[PROPERTIES]>[JOB RESULTS]>[STRESS IN PREFERRED SYS (OUT&MID)] >[1ST ELEMENT ORENTATION VECTOR] >[2ST ELEMENT ORENTATION VECTOR] >[CUSTOM]>[DISPLACEMENT] >[ROTATION] >[EXTERNAL FORCE] >[EXTERNAL MOMENT] >[REACTION FORCE] >[REACTION MOEMENT] >[TYING FORCE] >[TYING MOMENT]>[OK] nota: lasciando come layers "DEFAULT" lo stress viene calcolato solo sul piano medio, invece selezionando "OUT&MID" il calcolo viene svolto sia sui piani esterni che sul piano medio. {{ :wikitelaio2015:immagine-5.jpg?300 |}} [RUN]>[SUBMIT]>[MONITOR]>[OPEN POST FILES] {{ :wikitelaio2015:immagine-6.jpg?300 |}} Dai risultati notiamo che i punti più soggetti a stress sono i punti alla fine del cordone di saldatura. I valori riportati dal software tuttavia potrebbero non essere accettabili. Per verificare ciò sarebbe necessario infittire progressivamente la mesh in quelle zone: se i risultati convergono verso un valore, tale valore restituito dal software è accettabile, mentre se i risultati continuano a crescere significa che il programma identifica un punto a pressione teoricamente infinita che fa cresce gli stress senza un preciso significato fisico. ---- ---- modello cattedra fine lezione {{:wikitelaio2015:piastrino_saldato_telaio_finelezione_secondogruppo_v2012.mfd|}}