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wikitelaio2017:appunti_lez015

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233615
Linea 1: Linea 1:
 +
 +
 +====== Operazioni preliminari ======
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_01.jpg?400|}}
 +
 +Prima di avviare Marc/Mentat, è preferebile fare questa operazione preliminare, per evitare l’interferenza del Sistema con il Marc:
 +
 +''System-->Preferences-->Windows''
 +
 +Selezioniamo il TAB “Behavior” e in “Movement Key” é importante NON selezionare Alt; esso servirà in ambiente Marc per faciltare l’uso immediato del “Dynamic Model” (in seguito capiremo a cosa serve).
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_02.jpg?400|}}
 +
 +Apriamo il browser e cliccare sul seguente link:
 +
 +''https://cdm.ing.unimo.it/dokuwiki/wikitelaio2017/primipassifem''
 +
 +e scaricare sulla vostra macchina il file **monoelem_piastra_v000.mfd** facendo "Save link as", e scaricarla nella propria cartella omonima.
 +È bene ricordare che i file del Marc che bisogna conservare sono quelli **.mfd** e/o **.mud** (la differenza tra i due è la codifica con cui stocca in memoria i dati).
 +per aprire Marc/Mentat da terminale copiaincollare:
 +
 +''mentat2013.1 -ogl -glflush''
 +
 +**ATTENZIONE!**: durante l’esercitazione non bisogna mai chiudere il terminale, altrimenti chiude tutti  programmi aperti in esso.
 +
 +Apriamo il file:
 +
 +''FILES-->OPEN-->monoelem_piastra_v000.mfd''
 +
 +Inoltre è consigliabile salvare spesso durante il lavoro, quindi salveremo il modello in maniera incrementale il modello come monoelem_piastra_v001.mfd, monoelem_piastra_v002.mfd, ecc ecc…
 +Il salvataggio si esegue così dal prompt dei comandi:
 +
 +''FILES-->SAVE AS-->Selection: home\n.matricola\ monoelem_piastra_vXXX.mfd''
 +
 +===== Comandi utili =====
 +
 +Abbiamo un elemento tipo 75 che è di tipo “Thick Shell”ovvero una piastra alla Mindlin cioè una piastra flesso-tagliante.
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_03.jpg?400|}}
 +
 +Cliccando su “SHORTCUTS” possiamo verificare tutte le proprietà della nostra piastra. In particolare:
 +
 +''SHORTCUTS-->IDENTIFY-->ELEMENT TYPES''
 +
 +Verifichiamo che la piastra equivale all’elemento 75.Se cosi non fosse, lo assegnamo:
 +
 +''JOBS-->ELEMENT TYPES-->SHELL/MEMBRANE-->THICK SHELL-QUAD(4)-->75-->ALL. EXIST-->END LIST (#)''
 +
 +Possiamo anche verificare qual è il TOP e BOTTOM della piastra:
 +
 +''SHORTCUTS-->IDENTIFY-->BACKFACES''
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_04.jpg?400|}}
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_05.jpg?400|}}
 +
 +Nel prompt dei comandi, è anche presente il comando “PLOT” dove è possibile decidere di visualizzare e non, le varie entità che caratterizzano il nostro modello FEM
 +Per ogni entità è possibile scegliere come si vuole visualizzare a video, cliccando “SETTINGS”
 +Per le entità evidenziate in verde è più immediato visualizzarli in “SOLID” o “WIREFRAME”, cioè “pieno” o “reticolato”
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_06.jpg?400|}}
 +
 +Qualsiasi operazione si faccia in questo menu, non verrà visualizzato a video finchè non si clicca il tasto evidenziato in rosso.
 +È possibile visualizzare lo spessore assegnato precedentemente alla piastra cliccando:
 +
 +''ELEMENTS-->SETTINGS-->SHELL-->PLOT EXPANDED e PLOT OFFSETS''
 +
 +Un’altro comando utile dal prompt dei comandi è “UNDO” che permettere di annullare l’operazione appena terminata. questo comando però annulla solo una operazione, perciò se si clicca due volte consecutive su “UNDO”, non annulla nessuna operazione.
 +
 +==== Definizione proprietà geometriche ====
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_07.jpg?400|}}
 +
 +Dal menu principale andiamo:
 +
 +''GEOMETRIC PROPRERTIES-->PROPRERTIES-->SHELL OFFSETS-->USE OFFSETS-->OFFSET=0.25''
 +
 +Cosi facendo, il piano medio non coincide con il piano di riferimento, piano dove giacciono i nodi. Per evitare complicazioni, in questa esercitazione ritorneremo con offset nullo.
 +Definite le proprietà geometriche del modello piastra, specifichiamo che tutto ciò che lo circonda, non reagisce elasticamente con esso. Questo vale nella FEM, ma in altri ambiti non è vero (termofluidodinamica, CFD,elettromagnetismo, ecc ecc…).
 +
 +==== Definizione caratteristiche elastiche ====
 +
 +Dal menu principale clicco su “MATERIAL PROPRERTIES”:
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_08.jpg?400|}}
 +
 +In “ORIENTATIONS” è possibile definire degli assi locali caratteristici del material (es. direzione fibra e direzione traversa fibra nei compositi).
 +Andiamo in:
 +
 +''MATERIAL PROPRERTIES-->NEW-->STANDARD-->NAME:alluminio''
 +
 +In "GENERALS" ho le caratteristiche comuni a tutti i tipi di studi (densità, indice di costo,ecc ecc) è ininfluente impostarle in un calcolo statico, quindi non modificheremo nulla. 
 +
 +**ATTENZIONE**però che in alcune versione del Marc/Mentat, MASS DENSITY=0 potrebbe non essere effettivamente zero, ma quella di default. Se fosse MASS DENSITY=1, dato che esprimiamo come unità di misura  in millimetri, avremmo che la densità dovremmo esprimerla  nell’ordine delle tonnellate/millimetro.  Quindi per evitare ciò, impostiamo MASS DENSITY=1e-24 che è un numero che ingegneristicamente si avvicina molto a zero.
 +
 +In "STRUCTURAL" impostiamo come in figura, le caratteristiche elastiche del materiale.
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_09.jpg?400|}}
 +
 +Finora, abbiamo creato un tipo di materiale, è necessario associarlo all’elemento; nel riquadro rosso in figura, cliccare:
 +
 +''ADD-->ALL:-->EXIST.-->END LIST(#)''
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_10.jpg?400|}}
 +
 +A questo punto, invece che ELEMENTS=0 avremo ELEMENTS=1
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_11.jpg?400|}}
 +
 +====== Definizioni Boundary Condition ======
 +
 +Le Boundary condition (condizioni al contorno) sono i vincoli che possiamo applicare al modello e possiamo applicare vincoli sugli spostamenti e sui carichi.
 +Vediamo come imporre gli spostamenti imposti ai nodi: prestare sempre attenzione a non imporre allo stesso nodo due valori di spostamento diverso e ad imporre condizioni incompatibili tra di loro.
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_17.jpg?400|}}
 +
 +Le condizioni 1) non danno alcun problema.
 +Le condizioni 2) invece potrebbero farmi incorrere in qualche errore
 +Il questo caso il codice di calcolo infatti potrebbe darci errore 2011 “vincoli interni non risolvibili“ oppure il codice salta una delle 2 indicazioni (non sappiamo nemmeno quale) perché ho assegnato dei valori specifici a quantità già precedentemente definite.Creiamo adesso una nuova boundary conditions:
 +
 +''BOUNDARY CONDITIONS-->NEW-->STRUCTURAL-->FIXED DISPLACEMENT''
 +
 +La chiamiamo “spost_nodali_imposti”;
 +Clicco sul tasto “PROPERTIES” e impongo valore nullo agli spostamenti lungo X,Y e Z;
 +Per quanto riguarda le rotazioni impongo:
 +  * Rotation X=-1/2
 +  * Rotation Y=1/2
 +  * Rotation Z=0
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_12.1.jpg?400|}}
 +
 +Ora moduliamo le rotazioni attraverso il pannello “ TABLE ”:
 +
 +TABLE-->NEW-->1 INDIPENDENT VARIABLE e la chiamo “lineare_in_x“;
 +TYPE:x_0 coordinate ( ovvero la coordinata del punto all’istante 0, cioè presa sull’indeformata );
 +Clicco su FORMULA e scrivo: v1;
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_13.jpg?400|}}
 +
 +Con il tasto "COPY" ne creo un’altra uguale alla precedente e modifico solo alcuni parametri:
 +  * NAME:lineare_in_y;
 +  * TYPE:y<sub>0</sub> coordinate;
 +Il resto resta uguale alla table precedente.
 +Ora ritorniamo nelle proprietà della boundary conditions e applichiamo la table:
 +
 +-"lineare_in_x" a Rotation X 
 +
 +-"lineare_in_y" a Rotation Y
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_14.jpg?400|}}
 +
 +A questo punto sempre nel menù "BOUNDARY CONDITIONS" clicco su NODES: ADD  e la applico ai 4 nodi dell’elemento selezionandoli. Una volta selezionati i 4 nodi, fare END LIST(#).Ora abbiamo 0 GdL residui.
 +
 +Impostiamo il calcolo:
 +
 +''JOBS-->NEW-->STRUCTURAL-->NAME: curv_kxy_unitaria''
 +
 +''PROPERTIES:spuntare INITIAL LOADS''
 +
 +''JOB RESULTS-->AVAILABLE ELEMENT SCALARS spunto EQUIVALENT VON MISES STRESS (OUT & MID)''
 +
 +Nella sezione "NODAL QUANTITIES" spunto "CUSTOM" e spunto i termini: Displacement; Rotation; Reaction Force; Reaction Moment; Tying Force; Tying Moment.
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_15.jpg?400|}}
 +
 +Ora lancio il calcolo dal menù principale:
 +
 +''RUN-->SAVE MODEL-->SUBMIT(1)''
 +
 +Apriamo il file dei risultati facendo "OPEN POST FILES (RESULTS MENU’)". Guardando la deformata, ci accorgiamo che gli spostamenti in z non sono nulli e invece dovrebbero esserlo. Chiudiamo il file dei risultati con il tasto "CLOSE" e facciamo alcune modifiche al modello.
 +**ATTENZIONE:**Alcuni problemi potrebbero essere causati anche da nomi di file con parentesi, spazi o caratteri strani. A volte conviene fare un reset prima di "SUBMIT".
 +
 +Se volessimo riaprire il file dei risultati, dal menù principale clicco:
 +
 +''POSTPROCESSING RESULTS-->OPEN-->monoelemento_piastra_v000_curvatura_kxy_unitaria.T16''{{:wikitelaio2017:22-03-2017-cattura.jpg?400|}}
 +
 +**NOTA:**il file .T16 apparso nella cartella di lavoro è proprio il file dei risultati. Ovviamente il nome dipende dal nome scritto nel "JOBS"
 +
 +Andiamo ad analizzare le modalità di visualizzazione; con la prima parte del menu”OPEN POST FILES”, è possibile aprire e chiudere il file dei risultati, nonché visualizzare i risultati nei vari incrementi temporali (con i comandi “PREVIOUS” e “NEXT”).
 +Nel nostro caso, vi è solo l’istante 0, per cui non è possibile visualizzare altri incrementi temporali.
 +La parte del menu denominata “DEFORMED SHAPES” consente di visualizzare la struttura nella sua configurazione deformata o indeformata;  in particolare, è possibile visualizzare la configurazione originale, quella deformata e le due configurazioni originale e deformata a confronto.
 +In ciascun blocco di menu, vi è l’opzione “SETTINGS”, utile a impostare i dettagli di visualizzazione.
 +In particolare, il menu “DEFORMED SHAPE SETTINGS” permette di definire le opzioni di visualizzazione delle varie configurazioni; ad esempio, è possibile definire se la configurazione deformata può essere visualizzata in scala 1:1 (scala naturale), oppure amplificata (ad esempio 1:9).
 +In genere, le deformate vengono visualizzate in scala amplificata, in quanto un componente soggetto ad un carico non si deforma vistosamente.
 +La modalità “AUTOMATIC” consente di rendere vistose le deformazioni.
 +Il comando “SHOW FACTOR” è utile nel caso in cui si debba inviare uno screenshot della simulazione indeformata e amplificata. 
 +Una volta ottenuta la configurazione deformata, se si vogliono visualizzare gli spostamenti lungo l’asse z sulla struttura, si procede come segue (dal menù principale):
 +
 +''RESULTS-->SCALAR-->DISPACEMENT Z''
 +
 +{{:wikitelaio2017:22-03-2017-cattura_2.jpg?400|}}
 +
 +
 +Posso chiedere di visualizzare lo spostamento lungo z a bande colorate, selezionando la modalità “CONTOUR BANDS”.
 +
 +**NOTA:**Il Mentat crea un intervallo di valori dello scalare selezionato, in circa 10 step, dal minimo al massimo valore rilevato sulla porzione visibile di struttura. In questo caso, entrambi i valori sono dell’ordine di 10 e-10.
 +Se si chiedesse di visualizzare la rotazione intorno all’asse x in luogo dello spostamento lungo l’asse z, si noterebbe che essa varia tra -0.5 rad e +0.5 rad. Stesso discorso per la rotazione intorno all’asse y. Ciò è visibile dalla mappa colorata.
 +Volendo poi visualizzare la tensione equivalente di Von Mises, bisogna richiedere di visualizzarla al top layer, al middle layer ed al bottom layer.
 +**ATTENZIONE:**Non lasciare mai l’opzione “default”!! In questo caso, lo scalare in questione viene fornito solo sul piano medio, il che non è utile nel caso considerato. In tal modo, una piastra in pura flessione risulterebbe scarica, in quanto la tensione equivalente di Von Mises al piano medio è nulla.
 +Vogliamo, adesso, vedere le rotazioni. Per fare ciò, bisogna innanzitutto chiudere il file dei risultati:
 +
 +''MAIN MENU’-->POSTPROCESSING RESULTS-->CLOSE''
 +
 +Occorrono a tal punto due nodi da collegare con moto di corpo rigido all’elemento in questione:
 +
 +''MAIN MENU’-->MESH GENERATION-->NODES-->ADD''
 +
 +dando le seguenti coordinate:
 +^ COORDINATA  ^ PRIMO NODO  | SECONDO NODO  |
 +| X           | -1          | -1            |
 +| Y           | -1          | -1            |
 +| Z           | -0.5        | +0.5          |
 +
 +Tali nodi sono liberi di muoversi nello spazio, non essendo vincolati ad altri nodi dell’elemento.
 +Una volta creati questi due nodi, ritornare al menu principale ed entrare nel menu LINKS e selezionare i vincoli di tipo “RBE2” (Rigid Body Element 2).
 +
 +Selezionare il comando NEW Adesso, è necessario impostare un nodo di riferimento, che guida il moto del corpo rigido (retained).
 +
 +Si tratta del nodo di controllo del corpo rigido; in particolare, il corpo rigido trasla se il nodo di controllo trasla e ruota se il nodo di controllo ruota.
 +Si considera come nodo di controllo un nodo sul piano di riferimento, ad esempio il nodo 1 (-1,-1,0).
 +Vi sono poi dei nodi vincolati al corpo rigido (TIED NODES), il cui moto dipende dal moto del nodo di controllo (con legge di moto di corpo rigido).
 +Si scelgono come tied nodes i nodi nelle posizioni (-1,-1,-0.5) e (-1,-1,+0.5), per poi dare il comando “END LIST(#)”.
 +I due nodi vincolati devono seguire il corpo rigido in tutti e sei i suoi gradi di libertà (D.O.F.); pertanto, i sei gradi di libertà devono essere tutti selezionati. In tal modo, i nodi vincolati si muovono seguendo il corpo rigido.
 +Bisogna tener presente che non è possibile vincolare i nodi legati al corpo rigido, mentre è lecito vincolare il nodo di controllo (in quanto guida lo spostamento del corpo rigido).
 +Allo stesso modo, un nodo non può appartenere a due corpi rigidi diversi.
 +Una volta creati il nodo di controllo e i nodi vincolati, supponiamo di voler propagare questi tre nodi anche ai quattro vertici.
 +Per fare ciò, si ritorna al menu principale:
 +
 +''MESH GENERATION-->DUPLICATE ''
 +
 +ciò, ci consente di duplicare oggetti per traslazione o rotazione.In questo caso, si vogliono duplicare per traslazione i tre nodi considerati (nodo di controllo e nodi vincolati) a metà, a un quarto, a tre quarti e all’estremità.
 +Siccome bisogna duplicare in traslazione, impostare dal sotto menu “TRANSLATIONS” il valore x=0.5 (cioè il passo di traslazione in direzione x). Impongo 4 ripetizioni della duplicazione.
 +In alternativa, cliccare su “FROM/TO”; in questo modo è possibile selezionare il punto di partenza della duplicazione ed il punto di arrivo direttamente sul modello.
 +Una volta impostati i parametri di duplicazione, si applicano tali parametri agli RBE2 (selezionare “RBE2” nel menu).
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_18.jpg?400|}}
 +
 +A questo punto, selezionare nel modello gli RBE2 ai quali si vuole applicare la duplicazione. Nel nostro caso, selezionare l’unico RBE'2 presente e dare il comando “END LIST(#)”. Si sono ottenuti cinque RBE2.
 +Se si vogliono duplicare gli RBE2 in y si procede allo stesso modo.
 +Nel momento in cui viene duplicato un RBE2, vengono duplicati anche i nodi che li definiscono. Tuttavia, i nodi duplicati mantengono anche le Boundary Conditions del nodo duplicato; ciò non è desiderato nel nostro caso, in quanto vogliamo che i vincoli interni seguano i moti della piastra.
 +Allora, si eliminano dalla Boundary condition i nodi interni.
 +Si ritorna al menu principale, si va nel menu “BOUNDARY CONDITIONS” e si rimuovono i nodi interni dalla lista a cui è associata la boundary condition.
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_19.jpg?400|}}
 +
 +''NODES-->REMOVE'' e selezionare i nodi interni, ad esclusione dei vertici, e dare il comando END LIST(#).
 +Una volta fatto ciò, restano 7 nodi. Vi sono alcuni nodi doppi.
 +Per eliminare i nodi in eccesso, bisogna ritornare al menu’ “MESH GENERATION” e selezionare il comando “SWEEP”. In questo modo, i nodi che occupano più o meno la stessa posizione spaziale vengono collassati in una unica entità. E’ possibile definire una tolleranza (comando “TOLERANCE”), che di default è pari a 10e-4
 +
 +{{:wikitelaio2017:22_03_2017_20.jpg?400|}}
 +
 +Si va ad applicare il comando “SWEEP” a tutti i nodi esistenti col comando “ALL EXISTING”, poi dare il comando “END LIST(#)”.
 +Se lanciassimo il calcolo adesso saremmo potuti incorrere in errore, in quanto vi sono parti della struttura non posizionate univocamente nello spazio.
 +Bisogna, quindi, inserire un vincolo cinematico interno:
 +
 +''LINKS-->INSERTS'' 
 +
 +Gli inserti stabiliscono che alcuni nodi devono muoversi insieme a un punto materiale entro l’elemento.
 +Si devono definire delle entità “ospitanti”("HOST ENTITIES"). 
 +In questo caso, l’elemento piastra è l’elemento ospitante.
 +A questo punto, si aggiungono gli elementi:
 +
 +''ELEMENTS-->ADD '' e selezionare l’unico elemento, ovvero l’elemento piastra. Infine sempre "END LIST(#)".
 +Gli oggetti “ospitati” ("EMBEDDED ENTITIES") sono tutti i nodi di controllo del RBE2 che non sono vertici. 
 +''EMBEDDED ENTITIES-->NODES-->ADD'' e selezionare tutti i nodi di controllo dell’RBE2 interno che non sono vertici (dovrebbero essere 21 nodi).
 +Attenzione a non inserire i nodi controllati.
 +Per identificare gli inserti, dare il comando “ID INSERTS”.
 +A questo punto, lanciare il calcolo:
 +
 +''MAIN MENU’-->JOBS-->RUN-->SUBMIT(1)''
 +
 +Aprire il file del risultato con il comando “OPEN POST FILE”.
 +Si nota che le superfici inferiore e superiore si sono deformate.
 +Per rendere più evidenti le deformazioni delle due superfici, si potrebbero creare delle “pellicole” di tipo “membrana” da attaccare ad esse.
 +Chiuso il file dei risultati, ritornare al menu principale:
 +''MAIN MENU’-->MESH GENERATION--> ELEMENTS-->ADD'' e aggiungere degli elementi quadrilateri a quattro nodi.
 +Partendo dall’angolo in basso a sinistra sulla superficie superiore (TOP), selezionare un solo elemento quadrilatero, che poi verrà duplicato.
 +Duplicare l’oggetto ottenuto 4 volte in x, 4 volte in y e 2 volte in z.
 +Entrare nel menu”DUPLICATE”:
 +Bisogna duplicare per traslazione; scegliere come passo di traslazione 0.5 lungo x, 0 in y ed in z ed impostare 3 ripetizioni. A questo punto, selezionare la pellicola costruita.
 +Duplicare poi per traslazione i 4 elementi ottenuti con passo lungo y di 0.5 e 3 ripetizioni. Si sono ottenuti, in tal modo, gli elementi della pellicola superiore.
 +Duplicare, infine, al BOTTOM gli elementi ottenuti al top per ottenere la pellicola inferiore (con una sola ripetizione).
 +Per distinguere l’elemento piastra dagli elementi membrana, andare nel menu”PLOT” e selezionare “SOLID” nella voce “ELEMENTS.
 +In tal modo, è possibile visualizzare la piastra e le due membrane.
 +A questo punto, bisogna assegnare alle membrane e alla piastra le proprietà del materiale.
 +In particolare, si suppone che anche le due piastre siano in alluminio, in modo da avere le stesse tensioni a parità di deformazione.
 +E’ opportuno fare poi uno SWEEP di tutti i nodi:
 +
 +''MAIN MENU’-->MESH GENERATION-->SWEEP-->ALL EXIST.''
 +Successivamente, si definiscono le proprietà geometriche per le membrane
 +
 +^ **Autore/Revisore**        ^ **Ore**  ^
 +| Lorenzo Esposito | 7        |
 +| Emmanuele Frasci     | 7        |
 +| Francesco Nanula         | 7        |
 +| Revisore 1                      |
 +| Revisore 2                      |
 +| Revisore 3                      |
 +| **Totale**             |21     
 +