Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe 1

Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
KONSTRUKCJE PRĘTOWE
1. Wprowadzenie do tematu
O konstrukcji prętowej mówimy wtedy, kiedy elementy konstrukcji są poddane tylko działaniu obciążeń osiowych (ściskanie, rozciąganie). Typowym przykładem konstrukcji prętowej jest kratownica.
2. Zadanie I
Wyznaczyć naprężenia w prętach kratownicy oraz reakcje podpór
2014-11-19
1
Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
Tworzenie części
o Utworzyć cześć
Create Part
Name
Modeling space
Base feature
Approximate size
Done
– kratownica_1
– 2D planar
– wire
– 4000
Z menu Toolbox area (obszar narzędzi) wybrać Create lines: Rectangle i utworzyć
prostokąt o wymiarach 1500x1500, wprowadzając w polu Promet area (obszar podpowiedzi) współrzędne pierwszego narożnika 0,0 a następnie współrzędne drugiego narożnika 1500,1500
Escape
Z menu Toolbox area (obszar narzędzi) wybrać Create lines: Connected i utworzyć przekątną, klękając kolejno: lewy dolny narożnik a następnie prawy górny narożnik
Escape
Done
o
Zapisać model (pamiętać o nieużywaniu polskich znaków)
Save Model Database
Zdefiniować materiał oraz zdefiniować i przyporządkować przekroje do odpowiednich elementów
o Zdefiniować materiał
Create Material
Name
– stal
Material options
Mechanical -> Elasticity -> Elastic: Young’s Modulus =2.1E5
Poisson’s Ratio =0.3
o Zdefiniować grupy właściwości (Section)
Create Section
Name
– przekrój 5x5
Category
– Beam
Type
– Truss
Continue
Material
– stal
Cross sectional area – (można wykorzystać pole poleceń do policzenia pola przekroju)
OK.
W analogiczny sposób zdefiniować drugi przekrój nadając mu nazwę przekrój 6x6
o
Przyporządkować zdefiniowane grupy właściwości
Assign Section
Wskazać pręty, przytrzymując klawisz Shift, którym zostanie przyporządkowany przekrój 5x5
Done -> przekroj 5x5 –> OK. (w polu komunikatów powinno się pojawić: „The section
"przekroj 5x5" has been assigned to the selected regions.”).
Wskazać pręt, któremu zostanie przyporządkowany przekrój 6x6
Done -> przekroj 6x6 –> OK. (w polu komunikatów powinno się pojawić: „The section
"przekroj 6x6" has been assigned to the selected regions.”)
2014-11-19
2
Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
Zdefiniować położenie modelu względem globalnego układu współrzędnych
Create Instance
Parts
– kratownica_1
OK.
Konfiguracja analizy
o Zdefiniować krok obliczeniowy
Create Step
Name
– Obciazenie sila statyczna
Procedure type
– Linear Perturbation -> Static, Linear perturbation
Continue
Description
– Analiza statyczna kratownicy 1 - obciążenie 10kN
Other
– pozostawić domyślne ustawienia
OK.
o Sprawdzenie i ewentualna modyfikacja danych wyjściowych
Po zdefiniowaniu kroku obliczeniowego ABAQUS ustawia domyślne parametry plików wyjściowych. W celu sprawdzenia ustawień należy wybrać:
Field Output Requests Manager
Name
– Obciazenie sila statyczna
Procedure type
– Linear Perturbation -> Static, Linear perturbation
Definiowanie warunków brzegowych i obciążeń
o Warunki brzegowe – stopnie swobody
Create Bonduary Condition
Name
– Fix_X
Step
– Initial (Wszystkie stopnie swobody definiowane dla kroku Initial muszą mieć wartość 0, stopnie swobody zdefiniowane w jednym kroku są automatycznie przenoszone do kroku następnego, chyba że zostaną w kroku następnym zmodyfikowane)
Category
– Mechanical
Types for selected step – Displacement/Rotation
Continue
Wskazać lewy górny narożnik kratownicy (musi pojawić się czerwona kropka)
Done
Zaznaczyć U1
OK.
Analogicznie wykonać czynności dla lewego dolnego narożnika kratownicy, wpisując:
Name
– Fix_XY
oraz zaznaczając U1, U2.
2014-11-19
3
Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
o
Obciążenia
Create Load
Name
– Siła 10kN
Step
– Obciazenie sila statyczna
Category
– Mechanical
Types for selected step – Concentrated force
Continue
Wskazać prawy dolny narożnik kratownicy (musi pojawić się czerwona kropka)
Done
Na kierunku Y wpisać wartość siły, dla której jednostkę stanowi Newton
CF2 = -10000
OK. (pojawi się strzałka)
Siatka MES
o Stworzenie siatki MES
Polega na przyporządkowaniu do geometrii elementów odpowiednich MES oraz ustalenie odpowiedniego podziału (dobór wielkości elementów w zależności od ich typu i rodzaju analizy)
Ustalenie wielkości i liczby elementów
Ze względu na to, że konstrukcja będzie modelowana za pomocą elementów prętowych,
podziału należy dokonać tak, żeby na długości jednego odcinka kratownicy wypadał jeden element prętowy
Seed part instance
Global element size
= 1.5
Przyporządkowanie odpowiedniego typu elementów
Assign Element Type
Wskazać elementy geometrii, którym będą przyporządkowywane elementy MES
Done
Element library
- Standard
Family
- Truss (element prętowy)
Geometric Order
- Linear
OK.
Mesch Part Instance
Wykonanie siatki MES
YES
Wyświetlenie numerów węzłów i elementów
View -> Part Display Options (Show node labels, Show element labels)
Sprawdzenie poprawności modelu i uruchomienie analizy
o Przygotowanie zadania do uruchomienia
Create Job
Name
– Kratownica_1_Job
Desciptrion
– Statyczna analiza kratownicy 1
Submition
Job Type
– Full analysis (Data check jeżeli chcemy tylko sprawdzić)
OK.
Job Manager
Submit
W polu komunikatów musi się pojawić: „Job Kratownica_1_Job completed successfully.”
2014-11-19
4
Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
Wyświetlanie wyników
o Wczytanie pliku z wynikami
File -> Open ->
Kratownica_1_Job
o Sprawdzanie reakcji
Tools -> Query ...
w oknie Query – Visualization Module Queries -> Probe Values
w oknie Probe Values
-> Field Output
Wybrać, które reakcje mają zostać wyświetlone OK
z listy Probe: -> Nodes
zaznaczyć RF
najechać wskaźnikiem myszy na węzeł w którym mają być
sprawdzone wartości reakcji i odczytać wartość
o Wyświetlenie modelu
Plot Fast Reprezentation (tylko model geometryczny)
Plot Udeformed shape (model MES bez deformacji)
Plot Deformed shape (model MES zdeformowany)
Plot Contours (Wyświetlanie wyników)
Result -> Field Output
Wybrać, które wyniki mają zostać wyświetlone
Contur options -> Labels
Show element labels
Show node labels
Ustawienie co ma się znaleźć na widoku
Viewport -> Viewport Annonation Options
Definicja “patrz”
o
Zapis wyników do pliku
Report -> Report Fidel Output
3. Zadanie II
Wyznaczyć naprężenia w prętach kratownicy oraz reakcje podpór
2014-11-19
5
Metoda Elementów Skończonych – Laboratorium Komputerowe
© mgr inż. Jarosław Mańkowski
4. Zadanie do domu
Przeanalizować przykład z helpa. !!! Tylko w zakresie ABAQUS Standard !!!
2014-11-19
6