Metody komputerowe w mechanice

Transkrypt

1 Metdy kmputerwe w mechanice Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Uwagi: Instrukcja zstała pracwana dla systemu Abaqus w wersji 6.9. W pracwniach kmputerwych lub na klastrze kmputerwym mgą być zainstalwane inne wersje prgramwania. Z teg pwdu mgą się zdarzyć drbne różnice w wyglądzie ikn narzędzi i kien dialgwych, w prównaniu z rysunkami umieszcznymi w instrukcji. Skrót PPM znacza kliknięcie prawym przyciskiem myszy a LPM znacza kliknięcie lewym przyciskiem myszy. Bardz wiele narzędzi mżna uruchmić w różny spsób, np. twrzenie nwej części: Mdel tree PPM: Parts Create... Tlbx Create Part Menu Part Create... W instrukcji zwykle będzie infrmacja jednym spsbie, głównie z użyciem Menu lub Mdel tree (najprstsze d pisania). Narzędzia Tlbx... Manager służą d zarządzania różnymi elementami mdelu (np.: materiałami, częściami, prfilami, przekrjami, etc.), za ich pmcą mżna twrzyć, usuwać czy mdyfikwać elementy mdelu, pniżej znajduje się przykładwe kn menadżera materiałów. Niektóre ikny narzędzi w Tlbx mają umieszczny czarny trójkąt w dlnym prawym rgu, znacza t, że p jeg dłuższym naciśnięciu pjawi się ddatkwa paleta z klejnymi narzędziami. dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 1/

2 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Częst pdczas pracy należał będzie zmienić tzw. mduł (Mdule), p zmianie mdułu zmieni się część menu: Mduły w Abaqusie: Part narzędzia d twrzenia (ryswania) elementów gemetrycznych zadania. Prperty narzędzia pzwalające na zdefiniwanie raz przyprządkwanie właściwści (materiał, gemetria przekrju, etc.) stwrznych elementów gemetrii. Assembly kreślenie wzajemneg płżenia części względem siebie, zdefiniwanie płżenia w glbalnym układzie współrzędnych, łączenie lub wycinanie części. Step zdefiniwanie krku bliczeń (wybór rdzaju analizy), zdefiniwanie listy danych wynikwych; jedna analiza mże zawierać kilka krków bliczeniwych, a wyniki krku bliczeniweg mgą być danymi d wyknania klejneg krku bliczeniweg. Interactin zdefiniwanie mechanicznych i termicznych zależnści miedzy mdelem a jeg tczeniem lub między elementami mdelu (np.: kntakt). Lad definiwanie bciążenia (siła, mment, ciśnienie, etc.), warunków brzegwych (pdpry, przemieszczenia, etc.) raz warunków pczątkwych (prędkść, grawitacja, etc.). Mesh narzędzia umżliwiające generwani, weryfikację i mdyfikację siatki skńczenie elementwej. Jb uruchamianie i zarządzanie analiz. Visualizatin narzędzia d graficznej prezentacji wyników (mapy naprężeń, wykresy, etc.). Sketch narzędzia d ryswania szkiców płaskich, które mgą być wykrzystane d definiwania płaskich elementów, prętów, belek raz elementów przestrzennych, które mgą być trzymane przez brót, wyciągnięcie, etc. Belka zginana L 1 = 6 m, prfil dwutewy 260 x 135 mm L 2 = 8 m, prfil dwutewy 330 x 160 mm E = 200 GPa q = 10 kn/m M = 20 knm dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 2/

3 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Zmiana nazwy mdelu Wybierz Mdel tree PPM: Mdel-1 Rename... Wpisz nwą nazwę: belka-2es Ddanie części, ryswanie gemetrii Zmień mduł Mdule Part Wybierz Mdel tree PPM: Parts Create... Utwórz część nazwie belka, ustaw parametry: Mdeling Space: 2D Planar Type: Defrmable Base Feature: Wire Apprximate Size: 14 Wybierz Tlbx Create Lines: Cnnected Naszkicuj belkę składającą się z dwóch części, mającą punkty współrzędnych (-7, 0), (-1, 0), (7, 0) Wyłącz narzędzie Tlbx Create Lines: Cnnected Zakńcz działanie narzędzia przyciskiem Dne dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 3/

4 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Definicja materiału Zmień mduł Mdule Prperty, wybierz Tlbx Create Material Utwórz nwy materiał nazwie stal: Mdel materiału wybierz z grupy Mechanical Elasticity Elastic Yung s Mdulus: 200e9, Pissn s Rati: 0.3 Definicja prfili (gemetrii przekrjów pprzecznych) Wybierz Tlbx Create Prfile Utwórz prfil dwutewy nazwie prfil-1 l=0.13 h=0.26 b1=0.135 b2=0.135 t1=0.01 t2=0.01 t3=0.007 dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 4/

5 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Analgicznie zdefiniuj drugi prfil prfil-2 wymiarach l=0.165 h=0.33 b1=0.16 b2=0.16 t1=0.01 t2=0.01 t3=0.007 Definicja przekrjów Wybierz Tlbx Create Sectin Utwórz przekrój nazwie przekrj-1 Ustaw parametry: Categry: Beam Type: Beam dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 5/

6 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus W klejnym knie dialgwym ustaw: Prfile name: prfil-1 Material name: stal Analgicznie utwórz przrktój-2 (Categry: Beam, i Type: Beam) z parametrami: Prfile name: prfil-2 i Material name: stal Przypisanie przekrjów Wybierz Tlbx Assign Sectin, zaznacz lewą część belki (p zaznaczeniu będzie klru czerwneg) Zakńcz działanie narzędzia Dne W knie dialgwym ustaw Sectin: przekrj-1 dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 6/

7 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus W analgiczny spsób przypisz przekrój przekrj-2 d prawej części belki Ustalenie płżenia prfilu belki Wybierz Tlbx Assign Beam Orientatin Zaznacz całą belkę Zakńcz działanie narzędzia przyciskiem Dne Wprwadź współrzędne wersra (0.0, 0.0, -1.0) dla kierunku n1 (prstpadły d śrdnika), zaakceptuj klawiszem [ENTER] Przy pmcy narzędzi z paska View Manipulatin mżna zmienić spsób wyświetlania mdelu (brócić, pwiększyć, pmniejszyć, etc.) Zaakceptuj wybór przyciskiem OK Zakńcz działanie narzędzia przyciskiem Dne Wybierz Menu View Part Display Optins... Zaznacz pcję Idealizatins: Render beam prfile Sprawdź, czy rientacja belki jest pprawnie zdefiniwana dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 7/

8 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Utwrzenie złżenia Zmień mduł Mdule Assembly Wybierz Tlbx Instance Part Zaznacz część belka Ustaw Instance Type: Independent Utwrzenie krku bliczeń Zmień mduł Mdule Step Wybierz Tlbx Create Step Utwórz nwy krk nazwie krk-1, ustaw parametry: Prcedure type: General I niżej zaznacz Static, General dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 8/

9 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Nie zmieniaj ustawień w klejnym knie dialgwym Definicja zmiennych wyjściwych Wybierz Tlbx Create Field Output Utwórz zbiór zmiennych wyjściwych nazwie sily-2es W klejnym knie dialgwym zaznacz Frces/Reactins SF, Sectin frces and mments w Output Variables dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 9/

10 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Definicja zamcwania Zmień mduł Mdule Lad Wybierz Tlbx Create Bundary Cnditins Utwórz nwy zamcwanie nazwie zamcwanie-1: Step: krk-1 Categry: Mechanical Types fr Selected Step: Displacement/Rtatin Trzymając klawisz [SHIFT] zaznacz trzy punkty belki (będą zaznaczne na czerwn) Zakńcz działanie narzędzia przyciskiem Dne W klejnym knie zaznacz i ustal wartści przemieszczeń U1 i U2 na 0 dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 10/

11 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Definicja bciążenia Wybierz Tlbx Create Lad Utwórz nwe bciążenie nazwie m-1: Step: krk-1 Categry: Mechanical Types fr Selected Step: Mment Zaznacz punkt przyłżenia mmentu M (skrajny lewy) Zakńcz działanie narzędzia Dne W klejnym knie ustal wartści bciążenia CM3 na 2e3 dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 11/

12 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Wybierz Tlbx Create Lad Utwórz nwe bciążenie nazwie q-1: Step: krk-1 Categry: Mechanical Types fr Selected Step: Pressure Zaznacz prawą część belki (miejsce przyłżenia bciążenia q) Zaakceptuj wybór przyciskiem Dne Wybierz strnę na którą będzie działał ciśnienie za pmcą przycisku z dpwiednim klrem W klejnym knie ustal wartści ciśnienia na 1e3 dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 12/

13 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Generacja siatki skńczenie elementwej Zmień mduł Mdule Mesh Wybierz Tlbx Seed Edge: By Number (ikna mże być niewidczna, dstępna w menu pjawiającym się p dłuższym naciśnięciu na ), zaznacz lewą część belki Zaakceptuj wybór przyciskiem Dne Wpisz i zaakceptuj liczbę elementów: 1 Analgicznie ustal liczbę elementów na prawej części belki (1 element), zaakceptuj wciskając Dne Wybierz Tlbx Mesh Part Instance i wygeneruj siatkę skńczenie elementwą wybierając przycisk Yes Przypisanie typu elementu Wybierz Tlbx Assign Element Type, zaznacz całą belkę Zaakceptuj wybór przyciskiem Dne W Element cntrls Beam type ustaw Cubic frmulatin (B23), zaakceptuj OK, ptem Dne dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 13/

14 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Wyświetlenie numerów węzłów i elementów Wybierz Menu View Assembly Display Optins... W zakładce Mesh zaznacz pcje: Shw Nde Labels i Shw Element Labels Utwrzenie zadania Zmień mduł Mdule Jb Wybierz Tlbx Create Jb Utwórz nwe zadanie nazwie belka-2es: Surce: Mdel, belka-2es Mdel: belka-2es Nie zmieniaj ustawień w klejnym knie dialgwym dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 14/

15 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Rzwiązanie zadania Wybierz Tlbx Jb Manager Zaznacz zadanie nazwie belka-2es i uruchm bliczenia za pmcą przycisku Submit Pprawne zakńczenie analizy spwduje zmianę statusu zadania na Cmpleted Przejdź d wyników analizy, naciśnij przycisk Results (zstanie autmatycznie zmieniny mduł na Mdule Visualizatin, i twarty plik wynikwy belka-2es.db) Zapisanie wyników analizy d pliku tekstweg Wybierz Menu Reprt Field Output... W zakładce Variable ustaw: Psitin: Unique Ndal, zaznacz: S11 w S: Stress cmpnents, U1 i U2 w U:Spatial displacement i UR3 W zakładce Setup zmień nazwę pliku Name: belka-2es.rpt i dznacz pcję Append t file, zaakceptuj przyciskiem OK Plik z wynikami prawdpdbnie zstanie utwrzny w katalgu C:\Temp, twórz plik i zapznaj się z jeg zawartścią U.U1, U.U2 są przemieszczeniami węzłów (wartści zerwe), UR3 t kąt brtu w węzłach S.S11 t naprężenia nrmalne, dczytane w punktach całkwania numeryczneg (@Lc 4 dlna 5 górna półka) Prównaj wyniki z trzymanymi z systemu Mathcad dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 15/

16 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Naryswanie wykresu mmentu gnąceg i naprężeń nrmalnych Wybierz Tlbx Plt Cnturs n Undefrmtd Shape (ikna mże być niewidczna, dstępna w menu pjawiającym się p dłuższym naciśnięciu na ) dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 16/

17 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Na pasku Field Output wybierz pcje: Primary, SM i SM1 (mment gnący) Wybierz Menu Optins Cntur..., ustaw: Cntur type: Line Zaznacz pcję Shw tick marks fr line elements dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 17/

18 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Na pasku Field Output wybierz pcje: Primary, S i S11 (naprężenia nrmalne) Prównaj wyniki z trzymanymi z systemu Mathcad Zadanie ddatkwe pwtórz bliczenia dla większej liczby elementów Zmień mduł Mdule Mesh Skpiuj mdel belka-2es i zapisz pd nazwą belka-140es Mdel tree PPM: belka-2es Cpy... Zwiększ liczbę elementów, dpwiedni d 60 i 80 dla lewej i prawej części belki Wygeneruj siatkę skńczenie elementwą Zdefiniuj nwe zadanie bliczeniwe Wyknaj bliczenia Wyknaj wykres mmentów gnących i naprężeń nrmalnych Prównaj wyniki uzyskane dla mdeli z 2. i 140. elementami dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 18/

19 Elementy prjektwania inżynierskieg Rzwiązanie prblemu belki zginanej w systemie Abaqus Wykres mmentu gnąceg Wykres naprężeń nrmalnych dr inż. Sławmir Kczubiej (ZIS, PŚk) 19/