Esercizio 05 Urto Interno

 

Esercitazione di

       

 

Progettazione Assistita di Strutture Meccaniche 2013 ing. Francesco Caputo, ing. Giuseppe Lamanna Analisi strutturale dinamica di un urto interno vettura. Descrizione del problema I componenti sono costituiti da elementi strutturali solidi ed elementi shell, entrambe le categorie di elementi sono in grado di sopportare carichi assiali, flessionali e torsionali. Obiettivi dell’analisi Determinare gli spostamenti di ciascun punto del modello numerico. Verificare il bilancio energetico dell’analisi. Determinare lo stato tensionale dei componenti. Determinare le accelerazioni critiche.

Fig. 1 – Urto Interno. Avvio del programma Avviare il software Hypermesh® con user profile Abaqus Explicit®. Aprire il file Urto_interno_00_orig.hm Assegnare una descrizione all’analisi Analysis\control cards\HEADING\Title Urto interno testa

 

 

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Costruzione del Modello Numerico 1. Definizione dei Collector di tipo “Materials” H-bar\(sx)Materials\(sx)create mat name=Plastic color=grigio type=ALL card Image=ABAQUS_MATERIAL (dx)create/edit Nella finestra Card edit inserire le opzioni: Elastic; Plastic - Hardening=Isotropic - Plasticdatacards=2 Inserire le proprietà meccaniche del materiale. H-bar\(sx)Materials\(sx)create mat name=Human color=verde type=ALL card Image=ABAQUS_MATERIAL (dx)create/edit Nella finestra Card edit inserire le opzioni: Elastic; Plastic - Hardening=Isotropic - Plasticdatacards=3 Inserire le proprietà meccaniche del materiale. 2. Definizione dei Collector di tipo “Properties” H-bar\(sx)Properties\(sx)create prop name=Sec_Shell type=ALL material=Plastic (dx)create thickness=4.0

card Image=SHELLSECTION

H-bar\(sx)Properties\(sx)create prop name=Sec_solid type=ALL material=Human (dx)create

card Image=SOLIDSECTION

3. Aggiornamento dei Collector di tipo “Components” H-bar\(sx)Components\(sx)update comps=Testa no card image (dx)update

property=Sec_solid

H-bar\(sx)Components\(sx)update comps=Montante no card image (dx)update

property=Sec_Shell

4. Verifica del di tipo di elemento Verificare che gli elementi finiti presenti nel modello numerico siano: S4 elementi shell C3D8 elementi solidi

 

 

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2D\elem types\(sx)2D & 3D review

 

5. Analisi delle discontinuità Tool\edges Elems=All

(dx)preview equiv

(dx)equivalence

NOTE: Attenzione al valore delle tolleranze! 6. Condizioni al Contorno, Definizione dei collector di tipo “Load Collector” H-bar\(sx)Load Collectors\(sx)create loadcol name=Vincoli card Image=INITIAL CONDITION (dx)create Vincolare i nodi alla base del montante Analysis/constraints/(sx)create nodes=Selezionare i nodi alle basi del montante Size=500 (dx)create Definire un set di nodi Analysis\entity sets name=Nodi_Testa no card image Selezionare tutti i nodi del component Testa (dx)create

dof1=dof2=….dof6=0.000

set type: non ordered

entity: node

H-bar\(sx)Load Collectors\(sx)create loadcol name=Velocita card Image=INITIAL CONDITION (dx)create/edit Selezionare Initial_Condition_Velocity e successivamente Initial_Condition_Velocity_Nset Nset(1)= Nodi_Testa DOF(1)= 1 value(1)= 50 (dx)return 7. Definizione degli algoritmi di contatto Prima di procedere alla definizione dei contatti assicurarsi che le normali degli elementi shell (Montante) siano dirette nel verso “uscente” dal montante. In caso contrario correggerne la direzione.

 

 

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Scheda Utility\Contact Manager

 

Fig. 2 – Abaqus® Contact Manager. Definire un nuovo contatto (New…) Name: Testa_Montate Type=Contact pair

Fig. 3 – Contact pair. Surface: New Name=Cont_Testa (dx)create…

Type=Element based

Define surface for: 3D solid, gasket Select elemets: selezionare tutti i nodi della testa Select faces by: Node on faces Add Close Surface: New Name=Cont_Montante (dx)create…

selezionare tutti i nodi della testa

(dx)proceed (dx)proceed

Type=Element based

Define surface for: 3D shell, membrane, rigid Select elemets: selezionare tutti i nodi del montante Add Close

(dx)proceed

Nella finestra Contact pair (fig. 3) attivare l’opzione Surface interaction e scegliere New

 

 

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Name=Attrito Nella finestra Surface Interaction attivare l’opzione Friction Nella scheda Friction Friction Coeff=0.3 (dx)Ok Nella finestra Contact pair definire i parametri di contatto come segue: Master=Cont_Testa Slave=Cont_Montante Surface interaction=Attrito (dx)

8. Definizione Parametri di Output Analysis\output blocks name=Output_1 (dx)create Attivare le opzioni Output Variable Time_Interval=0.0005 Field_History=FIELD (dx)return Analysis\output blocks name=Output_2 (dx)create Attivare le opzioni Output Variable Time_Interval=0.0005 Field_History=HISTORY (dx)return

(dx)edit

(dx)edit

9. Definizione del tipo di Analisi numerica Analysis\load steps name=Impatto loadcols= outputblocks=Output_1, Output_2 (dx)create (dx)edit impostare i seguenti parametri StepParameters Nlgeom Dynamic Tperiod=0.030 (dx)return

groups=Testa_Montante

10. Salva/Esporta Salvare il file in formato .hm all’interno della cartella …/Urto_Interno

 

 

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Menu/File/Save As name=Urto_Interno_01.hm

 

Esportare il file in formato .inp all’interno della cartella …/ Urto_Interno /Run1 Export Solver Deck name=Urto_Interno_r01.inp Export=All Export Soluzione Numerica 11. Esecuzione numerica in background Copiare il file abaqus.bat nella cartella di esecuzione (…/run) (abaqus.bat è reperibile nella cartella di istallazione del software Abaqus: C:\Program Files\Abaqus\Commands) Avviare una finestra con il prompt dei comandi (prompt nella cartella …/run) Avviare l’esecuzione numerica in modalità batch con il seguente comando: abaqus job=nome_file interactive Attendere l’esito dell’analisi numerica… Post Processo Avviare il software Abaqus® Viewer Aprire il file Urto_Interno_r01.odb Verificare il bilancio energetico dell’analisi. Menu Results\History Output… Selezionare: Internal energy; Kinetic energy; Total energy of the output sets Plot Individuare l’istante della simulazione critico. In tale istante:
determinare gli spostamenti di ciascun punto del modello numerico Menu Results\Field Output… U Spatial displacements at nodes Invariant: Magnitude





 

determinare lo stato tensionale dei componenti Menu Results\Field Output… S Stress components at integration points

Invariant: Mises

determinare le accelerazioni critiche Menu Tools\XY Data\Create… ODB field output A Spatial acceleration; Magnitude Scheda Elements\Nodes Method: Pick from viewport Edit selection Selezionare un nodo sulla fronte della testa Done Plot

 

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