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wikitelaio2015:lez05

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Linea 1: Linea 1:
 +**Apertura file esistente:**
  
 +Cominciamo aprendo il file creato precedentemente tubo.mud:
 +
 +      [files]->[open]->selezionare cartella di salvataggio [download]->[tubo.mud]->[ok]
 +
 +Per visualizzare la mesh fare click su 
 +
 +      [fill]
 +
 +Poichè la struttura non risulta ancora vincolata, quindi labile, la matrice di rigidezza risulta essere semi-definita positiva in quanto il sistema potrebbe compiere spostamenti rigidi. Marc non è in grado di distinguere le due categorie di spostamenti, rigidi e deformativi; vincolando il sistema eliminiamo i possibili moti rigidi, ottenendo così un problema agli spostamenti puramente deformativi. La matrice di rigidezza sarà allora definita positiva. 
 +Nell'inserire i vicoli bisogna prestare attenzione a non alterare la soluzione, bloccando gli spostamenti deformativi.
 +
 +Partiamo con un controllo sull'orientamento degli elementi:
 +
 +      [mesh generation]->[check]->[upside down]
 +
 +se restituisce un valore "n" diverso da 0 allora la circuitazione di n elementi è negativa.
 +{{ :wikitelaio2015:2.jpg?300 |}}
 +
 +Provvediamo quindi a renderla positiva per tutti gli elementi del tubo:
 +
 +      [flip elements]->[all]:[exist.]  
 +e di nuovo   
 +      [upside down]   
 + che stavolta dovrebbe restituire il valore 0.
 +{{ :wikitelaio2015:3.jpg?300 |}}
 +
 +**Proprietà geometriche:**
 +
 +Definiamo ora la natura del problema inserendo le proprietà geometriche:
 +
 +       [geometric properties]->[new]->[structural]->[planar]->[plane stress]
 +
 +In //name// inseriamo [tensione_piana] , poi selezioniamo gli elementi a cui applicare la caratteristica
 +
 +      [elements]:[add]->[all]:[exist.]
 +
 +Per verificare la correttezza della procedura clicchiamo [id geometries] e osserviamo che tutti gli elementi siano stati evidenziati.
 +{{ :wikitelaio2015:4.jpg?300 |}}
 +
 +**Proprietà del materiale:**
 +
 +Inseriamo adesso le proprietà relative al materiale;
 +
 +dal //main//
 +      [material proprieties]->[material proprieties]->[new]->[standard]
 +
 +Chiamiamo il materiale //acciaio// e ne inseriamo le caratteristiche fisiche in //data categories//. Dal menu //general// possiamo inserire la densità del materiale, operazione a noi superflua in quanto la densità non compare nella matrice di rigidezza.
 +Apriamo dunque //structural// ed inseriamo il __Modulo di Young__ in MPa, quindi 210000, ed il __Coefficiente di Poisson__ 0.33, poiché entrambe le grandezze compaiono nella matrice D di tensione piana; quindi confermiamo con [ok].
 +{{ :wikitelaio2015:5.jpg?300 |}}
 +Aggiungiamo tali proprietà a tutti gli elementi
 +
 +      [elements]:[add]->[all]:[exist.]
 +
 +Effettuiamo il controllo tramite [id materials].
 +{{ :wikitelaio2015:6.jpg?300 |}}
 +
 +**Inserimento di carichi e vincoli:**
 +
 +Passiamo ora al vincolamento della struttura tramite il menu //Boundary conditions//, necessario per inserire carichi e vincoli: dal //main//
 +
 +      [boundary conditions]->[new]->[structural]->[edge load]
 +
 +che chiamiamo //pressione_interna// e ne definiamo le proprietà:
 +
 +      [proprieties]->[pressure]
 +
 +inseriamo il valore 20 (inserendo così un carico per unità di spessore, ma poichè siamo nel caso piano, lo spessore è assunto unitario e quindi la pressione assume lo stesso valore della sua distribuzione).
 +{{ :wikitelaio2015:7.jpg?300 |}}
 +Confermiamo con [ok].
 +Aggiungiamo le superfici interessate dal carico
 +
 +       [edges]:[add]
 +
 +Disegniamo con il puntatore del mouse un bordo che contenga la superficie interna della sezione. Per disegnare la curva dobbiamo tenere premuto //ctrl// e tenendo premuto il tasto sinistro del mouse disegniamo la curva, mentre cliccando singolarmente otteniamo una curva spezzata.
 +{{ :wikitelaio2015:8.jpg?300 |}}
 +Confermiamo la selezione col tasto destro e controlliamo il tutto con [id boundary conditions].
 +{{ :wikitelaio2015:9.jpg?300 |}}
 +In caso di errore usiamo [edge]:[rem]  , selezionando i bordi sbagliati e confermando con INVIO.
 +
 +Andiamo ora ad inserire i vincoli, che in questo caso saranno una cerniera ed un carrello.
 +
 +cerniera:
 +
 +       [boundary conditions]->[new]->[structural]->[fixed displacement]
 +
 +Gli assegniamo il nome //cerniera// e ne inseriamo le caratteristiche: dal menu [proprieties] selezioniamo [displacement x] e [displacement y], entrambi nulli. 
 +{{ :wikitelaio2015:10.1.jpg?300 |}}
 +Selezioniamo ora il nodo del reticolo a cui applicare il vincolo: [nodes]:[add]  clicchiamo sul nodo desiderato, poi [all]:[selec.] (o confermiamo la selezione col tasto destro)
 +{{ :wikitelaio2015:11.1.jpg?300 |}}
 +
 +carrello:
 +
 +       [boundary conditions]->[new]->[structural]->[fixed displacement]
 +
 +Gli assegniamo il nome //carrello// e ne inseriamo le caratteristiche: dal menu [proprieties] selezioniamo [displacement y] e gli assegniamo il valore 0.
 +{{ :wikitelaio2015:12.1.jpg?300 |}}
 +Nello stesso modo utilizzato precedentemente lo applichiamo ad un nodo adeguato sulla base delle considerazioni iniziali sul vincolamento.
 +{{ :wikitelaio2015:13.1.jpg?300 |}}
 +
 +A questo punto possiamo dare per conclusa la fase di //pre-processing//.
 +
 +**Fase di Analysis:**
 +
 +Andiamo ora nel menu
 +
 +       [analysis]:[jobs]->[new]->[proprieties]->[initial load]
 +
 +e controlliamo che siano evidenziati le boundary conditions precedentemente configurate.
 +{{ :wikitelaio2015:14.1.jpg?300 |}}
 +
 +Torniamo alla pagina precedente e da [jobs results] selezioniamo i risultati di interesse della simulazione; per il nostro caso saranno: //stress// , //total strain// e //equivalent Von Mises stress//.
 +{{ :wikitelaio2015:16.1.jpg?300 |}}
 +Si imposta poi dal menu [proprietis]
 +
 +        [element types]->[analysis dimension]->[plane stress] .
 +{{ :wikitelaio2015:15.1.jpg?300 |}}
 +
 +Andiamo poi a lanciare l'analisi: dal menu
 +
 +        [jobs]->[run]->[submit]->[monitor]
 +{{ :wikitelaio2015:17.jpg?300 |}}
 +
 +Se come //exit number// compare 3004 allora il risultato è giusto. Ogni altro valore rappresenta un errore, per esempio 2004 rappresenta una singolarità nella matrice di rigidezza. Abbiamo ora concluso la fase di //analysis// e possiamo passare alla fase di //post-processing//.
 +
 +**Fase di post-processing:**
 +
 +Dopo aver lanciato l'analisi, possiamo andare a prendere visione dei risultati ottenuti. Dallo stesso menù:
 +
 +         [jobs] -> [run] -> [ Open Post Files (Results Menù) ]       
 +
 +In alternativa, per accedere ai risultati, dal Main Menù andiamo alla sezione [Post Processing] e clicchiamo su [Results].
 +
 +Nel sottomenù [Deformed Shape]:
 +
 +          [Settings] -> [Deformation Scaling] : [Automatic]                    
 +
 +Nel sotto-menù [Scalar Plot] possiamo selezionare le diverse modalità di rappresentazione dei risultati ottenuti. Selezioniamo "Contour Bands", per avere un riscontro grafico con delle bande colorate. In alternativa, ad esempio, potremmo visualizzare i dati numerici in prossimità dei nodi.       
 +
 +DEFORMED AND ORIGINAL
 +
 +Per prima cosa, possiamo andare a vedere come si è deformato il nostro tubo rispetto alla configurazione iniziale:
 +
 +         [Deformed Shape] : [Deformed & Original]   
 +
 +EQUIVALENT VON MISES STRESS
 +
 +Dallo stesso menù, possiamo vedere i risultati ottenuti relativamente alla Tensione Equivalente di von Mises:
 +
 +         [Scalar Plot] : [Scalar] -> [ Equivalent von Mises Stess ]
 +
 +{{ :wikitelaio2015:18.jpg?300 |}}
 +Allo stesso modo, possiamo selezionare altre grandezze da visualizzare: Spostamenti lungo X e Y; Forze Esterne; Reazioni; valori Massimi, Intermedi e Minimi delle Tensioni Principali e delle Tensioni di Taglio; valori Massimi, Intermedi e Minimi delle deformazioni.               
 +
 +Qualora volessimo visualizzare i risultati in un sistema di coordinate differenti, ad esempio cilindriche o sferiche:
 +
 +         [Scalar Plot] : [Settings] -> [Results Coordinate System] -> [Cylindrical / Spherical] -> [Active]
 +
 +E' possibile avere un grafico delle grandezze in esame, ad esempio dei valori massimi, intermedi e minimi della Tensione Principale:
 +
 +         [Post Processing] : [Results] -> [Pat Plot] -> [Node Path] -> selezioniamo i nodi di interesse -> click destro per "end list" -> [Add Curves] -> [Add Curve] -> [Arc Length] -> [Maximum Value of Stress] -> [Arc Length] -> [Intermediate Value of Stress] -> [Arc Length] -> [Minimun Value of Stress] -> [Fit]
 +{{ :wikitelaio2015:19.jpg?300 |}} 
 +{{ :wikitelaio2015:20.jpg?300 |}}
 +
 +Per tornare al nostro modello clicchiamo su "Show Model".
 +         
 +Se visualizzassimo i valori numerici relativi alla "Minimum Principal Value of Stress" noteremmo che questa, in prossimità della circonferenza interna è pari a 17,5 MPa, mentre avevamo inserito un valore di Pressione Intera pari a 20 Mpa. 
 +{{ :wikitelaio2015:21.jpg?300 |}}
 +Questo significa che la Mesh adottata non è abbastanza fine.
 +
 +Per infittire la Mesh, dal Main Menù:
 +
 +          [Mesh Generation] -> [Subdivide] -> [Divisions] : [2,1,1] -> [Elements] -> [All] : [Exist.]
 +
 +dal Menù precedente:
 +
 +          [Sweep] -> [All]
 +
 +
 +**Nuovo Esercizio: calcolo della matrice di rigidezza di un elemento triangolare**
 +
 +Innanzitutto dobbiamo ripristinare le coordinate cartesiane qualora in precedenza avessimo impostato quelle cilindriche:
 +Apriamo un nuovo file, poi, dal Main Menù:
 +
 +          [Post Processing] : [Results] -> [Scalar Plot] : [Settings] -> [Results Coordinate System] -> leviamo la spunta da "Active".
 +
 +dal Main Menù:
 +
 +         [Mesh Generation] -> [Nodes] : [Add] -> [ 0.0.0 ];[1.0.0];[0.1.0];
 +
 +{{ :wikitelaio2015:a1.jpg?300 |}}
 +Sempre dal menù [Mesh Generation] -> [Element Class] -> [Tria(3)] e torniamo indietro col tasto destro;
 +
 +          [Elements] : [Add] -> selezioniamo i tre nodi in senso antiorario.
 +
 +dal Main Menù:
 +
 +         [Geometric Properties] -> [New] -> [Structural] -> [Planar] -> [Plane Stress] : scriviamo "Tensione_Piana";
 +
 +          [Elements] : [Add] -> [All] : [Exist.]
 +
 +{{ :wikitelaio2015:a2.jpg?300 |}}
 +dal Main Menù:
 +
 +          [Material Properties] -> [Material Properties] -> [New] -> [Standard] : [Name] : scriviamo "Acciaio";
 +
 +          [Data Categories] : [Structural] -> inseriamo i valori del Modulo di Young e del coefficiente di Poisson ( 210000 e 0.33 );
 +
 +          [Elements] : [Add] : clicchiamo sul triangolo -> [All] : [Select.] -> verifichiamo con ID MATERIALS;
 +{{ :wikitelaio2015:a3.jpg?300 |}}
 +dal Main Menù:
 +
 +          [Jobs] : [New] -> [Structural] -> [Properties] -> [Jobs Results] -> [Stress] -> [Output Files] -> [Element Matrices] -> [Ok] -> [Ok] -> [Ok]
 +{{ :wikitelaio2015:a4.jpg?300 |}} 
 +{{ :wikitelaio2015:a5.jpg?300 |}} 
 +
 +Lanciamo il job:
 +
 +        [run] -> [submit] -> [monitor]
 +{{ :wikitelaio2015:a6.jpg?300 |}}
 +e andiamo a vedere i risultati dal file .dat.
 +{{ :wikitelaio2015:a7.jpg?300 |}}
 +{{ :wikitelaio2015:a8.jpg?300 |}}