Zadanie 1. Określenie sztywności połączenia kołkowego

Zadanie 1. Określenie sztywności połączenia kołkowego
Zadanie polega na znalezieniu sztywności połączenia nitowego dwóch kawałków blachy, tzn. na określeniu wypadkowej siły reakcji na ścianie, na której jest zadane przemieszczenie u. Wszystkie części
są wykonane z tego samego materiału liniowo-sprężystego. Średnica nitu jest identyczna jak średnica otworów w blasze. Na stykających się powierzchniach zakładamy kontakt z tarciem (model “penalty”).
d2
d1
d0
d2
h1
h
u
d2
h = 3 + I [mm]
h1 = h/2 [mm]
d0 = I + N [mm]
d1 = d0 + 8 [mm]
d2 = I + N + M [mm]
u = 0.1 [mm]
E = 2 · 1011 [Pa]
ν = 0.3
współcz. tarcia = 0.1
(na wszystkich powierzchniach)
Analiza przebiega w dwóch krokach. W pierwszym nie zadajemy przemieszczenia rozciągającego,
natomiast blokujemy ruch wszystkich części tak aby program określił warunki kontaktu. Uwaga: nie
należy utwierdzać wszystkich punktów każdej części, a jedynie odebrać każdej z nich swobodę ruchu
(np. utwierdzając jedną z powierzchni bocznych albo w ogóle tylko 3 charakterystyczne punkty). W
drugim kroku zmieniamy warunki brzegowe na takie jak na rysunku (jedna ściana utwierdzona a
druga ma zadane przemieszczenie, ale tylko składową poziomą, pozostałe są swobodne!). W definicji
kroku ustawiamy NLGEOM = off (brak efektów nieliniowej geometrii) a w parametrach inkrementacji
1
ustawiamy initial increment size = 1.
Należy używać elementów z liniowymi funkcjami kształtu c3d8 (nie “reduced integration” c3d8r!).
Gęstość siatki powinna być taka, żeby na grubości blachy były 4 warstwy elementów, natomiast nit
powinien mieć nieco gęstszą dysktretyzację, np. 11 warstw elementów w części cylindrycznej. Ze względu
na to należy również (odwrotnie niż w zadaniu z tutorialu!) oznaczyć powierzchnie nitu jako slave w
definicjach par powierzchni kontaktowych — wówczas analiza kontaktu będzie dokładniejsza.
Rozwiązaniem jest, tak jak wspomniano, wypadkowa siła reakcji na ścianie, na której zadane jest
przemieszczenie. Warunkiem zaliczenia zadania jest przysłanie e-mailem ([email protected]) rozwiązania (liczba i miano) oraz załącznika z plikiem .cae .
Wskazówki
• Aby uniknąć kłopotów ze zbieżnością przy analizie kontaktu, „łagodzimy” warunki kontaktowe
poprzez zadanie pewnej podatności „warstwy kontaktowej” w kierunku normalnym. W definicji
modelu kontaktu wybieramy dodatkowo normal behavior: exponential, i zadajemy wartości np.
clearance: 1.e−5 [m] oraz pressure: 1.e7 [Pa]. (Oznacza to, że reakcja normalna pojawia się, gdy
odstęp między powierzchniami jest mniejszy niż zadana wartość clearance i narasta wykładniczo,
osiągając zadaną wartość pressure przy zerowym odstępie.)
• Uwaga: proszę nie definiować “reference point” dla nitu — ma to sens tylko w przypadku brył
sztywnych!
• Przy definiowaniu par kontaktowych proszę nie zapomnieć o płaskich pierścieniowych powierzchniach pod łbami nitu, wchodzących w kontakt z blachami.
2