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======   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.

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modello cattedra fine lezione

{{:wikitelaio2015:piastrino_saldato_telaio_finelezione_secondogruppo_v2012.mfd|}}