Nelineární materiálové modely (MISO, NLISO) pro statické zatěžování vzorku tahovou osovou silou. MKP a MHP (Úlohy pro samostatnou práci studentů)

VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra pružnosti a pevnosti (339)

MKP a MHP (Úlohy pro samostatnou práci studentů)

Nelineární materiálové modely (MISO, NLISO) pro statické zatěžování vzorku tahovou osovou silou .

Autoři: Martin Fusek, Radim Halama, Jaroslav Rojíček Verze: 0 Ostrava 2007

MKP a MHP

Nelineární materiálové modely (MISO, NLISO)

1 Zadání úlohy

Obr. 1 Výkres zkušebního vzorku.

Zkušební vzorek (viz Obr. 1) byl zatěžován tahovou osovou silou až do porušení. Z výsledku experimentu byla získána konstituční rovnice (Swiftova aproximace konstituční rovnice) σ = C ⋅ (ε 0 + ε ) m pro MISO materiálový model s parametry C=705 [MPa], m=0.171 [1], ε0=eps=0.000001 [1], E=210000 [MPa], µ=0.3 [1]). Vytvořte 3D model zkušebního vzorku (geometrický+konečnoprvkový) a simulujte tahovou zkoušku. Výsledky řešení MKP porovnejte s výsledkem experimentu (výsledky experimentu jsou zobrazeny v Tab. 1). 1 F [kN] ∆L [mm]

2

3

4

5

6

16.7 19.8 21.3 24.4 28.4 0.034 0.052 0.062 0.18 0.41

7

8

9

10

11

12

13

30.5 31.9 32.4 32.3 31.4 31.0 30.0 29.0 0.64 0.87 1.13 1.38 1.52 1.57 1.63 1.67

Tab. 1 Hodnoty zatěžovací - tahové síly F a celkového prodloužení vzorku ∆L získané z experimentu.

Samostatně proveďte výpočet s jiným materiálovým modelem případně modifikujte zatížení (krutová zkouška, kombinace tah – krut atd.). Pro výpočet použijte tzv. Voceův model zpevnění, ) pl ) který vede na konstituční rovnici ve tvaru σ = k + R0 ⋅ ε pl + R∞ ⋅ (1 − e −b⋅ε ) - NLISO materiálový ) model s parametry k=389 [MPa], R0=87 [MPa], R∞=236 [MPa], b=3,525 [1] kde ε pl je plastická složka deformace, E=210000 [MPa], µ=0.3 [1].

2 Popis řešení Celá úloha je rozdělena na několik částí: • Vytvoření základního - kořenového makra • Vytvoření základního modelu (geometrie + síť). • Zadání okrajových podmínek. • Zadání materiálu. • Zadání parametrů výpočtu a vlastní výpočet.

2/19

MKP a MHP


Jednotlivé části jsou na sobě do určité míry nezávislé, proto je možné měnit tvar modelu, hustotu sítě, materiálový model (s ohledem na zvolený typ elementu), způsob zatěžování případně metodu výpočtu apod. Pokud neznáte jednotlivé příkazy, jejich definici a popis můžete zjistit pomocí HELPu (do příkazové řádky napíšete např. help,csys – kde hledaný příkaz je csys).

Vytvoření spustitelného makra V libovolném textovém editoru (např. Poznámkový blok ve Windows) vytvoříme nový - prázdný soubor s názvem např. A_tah s příponou .mac (v prohlížeči, např. Průzkumníku, bude při seřazení souborů dle abecedy na začátku). Uložíme jej do aktuálního pracovního adresáře (např. C:\ … \ priklad) viz Obr. 2.

Obr. 2 Aktuální pracovní adresář

V ANSYSu můžeme makro A_tah přímo spustit z příkazové řádky (má-li příponu .mac). Vytvořili jsme tedy prázdný soubor A_tah.mac. Tento soubor, ačkoliv je ještě prázdný, můžeme spustit v ANSYSu. A_tah Makro můžeme spustit také pomocí menu, v tomto případě nezáleží na příponě – např. A_tah.txt. File > Read Input from … (vybereme A_tah.txt) Soubor je prázdný – makro prozatím nic nedělá. Do základního makra tedy přidáme následující příkazy (otevřeme v Poznámkovém bloku ve Windows soubor A_tah.mac a přidáme …).

3/19

MKP a MHP


Nejprve ukončíme předchozí úlohu a vyčistíme databázi (help,/clear). FINISH /clear,start

V případě, že máte v počítači vícejádrový procesor můžeme jej „zapnout“ (help,/config), jinak tento příkaz vynecháme. /config,nproc,2

Zadáme název úlohy do proměnné „nazev“, název souboru pro řešení a titulek. nazev='Tah' /FILNAME,%nazev%,1 /TITLE,Zatizeni osovou tahovou silou

Dále přidáme příkazy – makra obsahující další řešení (budou vytvořena později) – vytvoření geometrického modelu, vytvoření MKP modelu atd. Do základního makra přidáme následující pod-příkazy (makra) včetně příslušného popisu (popis začíná na každém řádku vykřičníkem ! – příkazy za vykřičníkem se neprovádějí).

! Vytvoreni zakladniho geometrickeho modelu B_geommodel !… B_MKPmodel B_zatizeni B_material B_reseni Výsledek řešení uložíme Save

Nepotřebné proměnné vymažeme, tento krok není nutný a vytvořené proměnné můžeme využít i později. U složitějších maker může mazání nepotřebných proměnných usnadnit orientaci podstatným snížením jejich počtu – počtu parametrů. nazev= Základní makro A_tah je hotovo, nyní se budeme věnovat jednotlivým sub_makrům (vytvoříme geometrický model, MKP model atd.). Při spuštění makra A_tah.mac v této etapě řešení se objeví chybová hlášení viz např. Obr. 3.

Obr. 3 Chybové hlášení

4/19

MKP a MHP


Jednotlivé příkazy obsažené v základním makru A_tah musíme tedy nejprve definovat. V libovolném textovém editoru (např. Poznámkový blok ve Windows) vytvoříme nové, prázdné soubory s názvem: • B_geommodel.mac (bude obsahovat makro na vytvoření geometrického modelu), • B_MKPmodel.mac (bude obsahovat makro na vytvoření sítě konečných prvků), • B_zatizeni.mac (bude obsahovat zadání zatěžujících podmínek), • B_material.mac (bude obsahovat zadání materiálu), • B_reseni.mac (bude obsahovat nastavení řešiče a spuštění řešení úlohy). Uložíme je do aktuálního pracovního adresáře (např. C:\ … \ příklad_1 viz Obr. 2). Výsledné makro můžeme spouštět z příkazového řádku nebo pomocí menu (viz výše). Při spuštění makra A_tah.mac se již chybové hlášení neobjeví.

Vytvoření základního modelu. Obsahuje vytvoření geometrického modelu vzorku (B_geommodel.mac) a vytvoření konečnoprvkového modelu vzorku (B_MKPmodel.mac) .

Geometrický model vzorku Všechny příkazy budou uloženy v souboru B_geommodel.mac, je vhodné otevřít si uvedený soubor v textovém editoru (např. Poznámkový blok ve Windows) a jednotlivé příkazy do něj po vyzkoušení (odladění) vkládat. Jednotlivé části programu je vhodné také stručně popsat (popis začíná na každém řádku vykřičníkem ! – příkazy za vykřičníkem se neprovádějí). Celé makro můžeme kdykoli spustit příkazem A_tah (viz výše). Druhá možnost je vytvořit výsledný soubor z (ANSYSem vytvářeného) log file (přípona .lgw). Tato varianta je popsána na konci této kapitoly. Základní rozměry vzorku popíšeme pomocí několika parametrů. Delka_vzorku=100 Vrub=27 Aktivni_delka=31.3 R1=18.5/2 R2=30/2 Tloustka=1

Rozměry můžeme zadat také příkazem *SET, název proměnné, hodnota proměnné. !Alternativní zadávání konstant *SET,Delka_vzorku,100 *SET,Vrub,27 *SET,Aktivni_delka,31.3 *SET,R1,18.5/2 *SET,R2,30/2 *SET,Tloustka,1 !Alternativní zadávání konstant Zadané parametry lze zkontrolovat pomocí menu. Kliknutím do okna „Items“ můžeme vybrat libovolný parametr a v okně „Selection“ změnit-přepsat jeho hodnotu. (Accept – potvrdíme změnu parametru, Delete – vymažeme vybraný parametr, Close – uzavřeme okno parametrů).

5/19

MKP a MHP


Parameters > Scalar parameters …

Obr. 4 Zadané parametry (ANSYS nerozlišuje mezi velkými a malými písmeny). Tabulka může obsahovat také parametr „nazev“ definovaný v předchozí kapitole.

Model vytvoříme v preprocessoru. /prep7 Pomocí kypointů a čar vytvoříme obrys vzorku. Začneme s rovnými čarami. k,,R1,0 k,,R1, Delka_vzorku /2 l,1,2 k,,R2, Delka_vzorku /2 l,2,3 k,,R2,0 l,3,4 k,,R1+ Tloustka, l,1,5 Výsledek našeho snažení můžeme prohlédnout pomocí příkazů. Kplot Lplot Dále vytvoříme střed kružnice a vlastní kružici. k,,R1+ Tloustka +Vrub circle,6,Vrub,,, Zobrazíme čísla jednotlivých křivek a vykreslíme je. /pnum,line,1 Lplot Křivky číslo 3 a 6 se protínají - kružnici (6) rozdělíme dle čáry (3).

6/19

MKP a MHP LSBL,


6,

3

Vymažeme přebytečné čáry a zobrazíme výsledek. ldele,7 ldele,5 ldele,9 ldele,8 lplot

V obrysu vzorku chybí poslední čára. Vypneme zobrazení hodnot křivek, zapneme zobrazení hodnot bodů a vykreslíme body (keypointy). /pnum,line,0 /pnum,kp,1 Kplot

Doděláme chybějící čáru mezi body (3) a (11). L,3,11 Vymažeme přebytečné body a sečteme překrývající se body (nummrg). kdele,7 kdele,10 kdele,8 kdele,6

nummrg,all

Nyní si můžeme prohlédnout výsledný obrys. Lplot

Obr. 5 Výsledný obrys vzorku.

Vypneme zobrazení hodnot bodů a zapneme zobrazení hodnot čar. /pnum,line,1 /pnum,kp,0 lplot Z jednotlivých čar obrysu vytvoříme plochu. al,1,2,3,10,4

7/19

MKP a MHP


Tělo vzorku vytvoříme rotací plochy okolo osy. Osa rotace je dána dvěma body (keypointy). k, k,,,Delka_vzorku Hodnota bodů osy rotace je (4) a (6). /pnum,line,0 /pnum,kp,1 kplot Nyní rotujeme plochu (1) okolo osy (body 4 a 6) o 90˚. VROTAT,1, , , , , ,4,6,90,

Obr. 6 Výsledný model vzorku (je vytvořena 1/8 vzorku).

Vytvořené těleso otočíme tak, aby osa rotace byla totožná s osou z. csys,1 VGEN, ,all, , , ,90, , , ,1 csys,5 VGEN, ,all, , , ,90, , , ,1 csys,0

Abychom mohli vytvořit pravidelnou síť zhuštěnou v nejtenčí – zkušební části vzorku,rozdělíme těleso na několik část. Dělíme (VSBW) pomocí pracovní roviny, kterou posouváme (wpoff) v ose z dvakrát o 5[mm] . wpoff,0,0,5 VSBW,all wpoff,0,0,5 VSBW,all Poslední řez rozdělí těleso na „pracovní část“ a „část uchycení“. Pracovní rovinu umístíme do „vhodného“ bodu a znovu rozdělíme model. lplot KWPAVE,10 VSBW,all Vypneme číslování.

8/19

MKP a MHP


/pnum,kp,0

Výsledný model si můžeme prohlédnout. Jednotlivé části tělesa (Volume) rozlišíme pomocí barev. PlotCtrls > Numbering …

Obr. 7 Zvolíme On v položce VOLU a Colors only v položce /NUM.

Geometrický model je hotov - ukončíme preprocessor. FINISH

Nyní uložíme postup do souboru (v případě označeném na počátku této kapitoly jako Druhá možnost). File > Write DB log file …

Obr. 8 Log file uložíme do vybraného adresáře pod názvem geom_model s příponou lgw.

9/19

MKP a MHP


Soubor otevřeme v libovolném textovém editoru (např. Poznámkový blok ve Windows). V souboru jsou uloženy příkazy, které jsme zadávali do příkazové řádky (např. line, kp) přes menu a dále natáčení, zvětšování, zmenšování modelu atd. Část příkazů začíná vykřičníkem (!), tyto příkazy je možné smazat – neprovádějí se. Mezi tyto příkazy patří zejména natáčení modelu (/VIEW, /ANG apod.), číslování položek (/pnum apod.), překreslování (/replo, lplot apod.) atd. Je vhodné přidat do souboru také hrubý popis postupu, pro pozdější orientaci v souboru. Popis začíná vždy vykřičníkem (!) – příkazy, popis apod. na řádku za vykřičníkem ANSYS přeskočí .

Obr. 9 Log file otevřený v Poznámkovém bloku. Vybrané příkazy (modrý rámeček) začínají vykřičníkem (!).

Po úpravě Log file (vymazání příkazů s vykřičníkem a popisu postupu) uložíme do souboru B_geommodel.mac (změníme příponu .Lgw, na .mac) v aktuálním pracovním adresáři. Otestujeme vytvořené makro – spustíme A_tah. Můžete také spustit přímo makro B_geommodel, ale vzhledem k tomu, že již máte v ANSYSu vytvořený model, další spuštění vyvolá chybové hlášení a výsledný model bude chybný. Před spuštěním makra B_geommodel musíte vyčistit databázi (/clear,start viz výše).

Vytvoření sítě konečných prvků Dále můžeme znovu postupovat dvěma různými způsoby. Otevřít soubor B_MKPmodel a příkazy a jejich popis psát přímo do tohoto souboru (celé makro spustíme např. příkazem A_tah v příkazovém řádku). Nebo příkazy psát v příkazovém řádku v ANSYSu (menu) a výsledné makro vytvořit znovu úpravou Log file (viz výše text u Obr. 8 a Obr. 9) Síť vytvoříme v preprocessoru. /prep7 Nastavíme typ elementu, který použijeme pro vysíťování modelu. Podrobný popis elementů nalezneme v HELPu. Pro objemový model (help,SOLID) a mapované síťování můžeme vybrat několik typů elementů (SOLID45, SOLID95-s meziuzly, SOLID185, atd.). ET,1,solid185 Nejprve vytvoříme „zatěžovací (pilotní) uzel“ – uzel číslo 1. Přes tento uzel budeme vzorek zatěžovat. n,,,, Delka_vzorku/2+10

10/19

MKP a MHP


Zobrazíme si čísla čar, abychom mohli vhodně rozdělit jednotlivé čáry pro síťování. /pnum,line,1 Lplot Nejprve vysíťujeme část, kterou je vzorek uchycen. Síť nemusí být příliš jemná, jde pouze o přenos sil – v této části nás nezajímá napjatost ani deformace. lesize,2,,,2 lesize,12,,,4 lesize,3,,,6 Hodnotu (number) objemu (Volume) zjistíme příkazem v příkazovém řádku (Vlist,p ), nebo přes menu. List > Picked entities + (pick, single, On entities – Volumes, Ok)

Obr. 10 Popis vybraného objemu (Volume).

První položka odpovídá hodnotě objemu. Objem (Volume) 3. vysíťujeme. Vmesh,3 Jako další vysíťujeme nejmenší objem - zkušební část vzorku. V této části musí být síť jemná, řešení nás zajímá (napjatost i deformace). Vykreslíme čáry a rozdělíme je. Lplot lesize,4,,,2 lesize,9,,,2 lesize,16,,,3,2 lesize,17,,,3,2 lesize,19,,,3,2 lesize,20,,,3,2 lesize,11,,,5

Hodnotu (number) síťovaného objemu (Volume) zjistíme např. příkazem v příkazovém řádku (Vlist,p - viz výše). Objem (Volume) 2. vysíťujeme. Vmesh,2 Ve zbylých dvou objemech vytvoříme síť pomocí příkazu (Vsweep). Čáry příslušející objemu 1 (Vlist,p - viz výše) vykreslíme a rozdělíme na 4 díly. Lplot lesize,30,,,4

11/19

MKP a MHP


lesize,31,,,4

lesize,1,,,4 lesize,5,,,4 lesize,10,,,4 lesize,28,,,4

Vytvoříme síť v objemu 1 (Volume). Vsweep,1 Při síťování se může objevit chybové hlášení – upozornění na kvalitu sítě. Znovu vykreslíme čáry a rozdělíme je u posledního nevysíťovaného objemu (Volume 5 -Vlist,p - viz výše). Lplot lesize,37,,,3 lesize,35,,,3 lesize,34,,,3 lesize,38,,,3

Vytvoříme síť v objemu 5 (Volume). Vsweep,5 Tím máme vytvořenu základní síť tělesa. Celý vzorek získáme zkopírováním modelu dle vybraných rovin. VSYMM,X,all, , , ,0,0 VSYMM,Y,all, , , ,0,0 VSYMM,Z,all, , , ,0,0 K řešení nepotřebujeme vždy celý vzorek – řídíme se podle požadovaného zatížení. Při zatížení pouze osovou tahovou silou postačuje k řešení pouze 1/8 vzorku, při řešení kroucení (nebo kombinace kroucení tah) dostačuje pouze ½ vzorku. V případě že dojde ke ztrátě tvarové stability vzorku je vhodné modelovat celý vzorek (může nastat při kroucení nebo kombinaci kroucení tlaková osová síla). Zrušíme všechny duplicitní entity (kp, line atd.) a vybereme vše. nummrg,all allsel Nyní vytvoříme vazbu mezi uzlem 1 (do něj budeme zadávat zatížení) a vybranými uzly. Vazbu bude reprezentovat prvek MPC184 viz HELP pro určení „keyopt“. Uvažujeme absolutně tuhý element přenášející veškeré zatížení. ET,2,MPC184 KEYOPT,2,1,1 KEYOPT,2,2,1 Vybrané uzly můžeme vybrat pomocí selekce s využitím souřadného systému. Raději odvybereme i uzel 1. Csys,0 NSEL,S,LOC,z, Delka_vzorku /2-0.1, Delka_vzorku /2+0.1

12/19

MKP a MHP


nsel,u,node,,1 type,2 Zjistíme a do proměnné „pocet“ uložíme hodnotu odpovídající počtu vybraných uzlů. *get,pocet,node,0,count V cyklu přes všechny vybrané uzly (počet) nejprve nalezneme uzel s nejnižší „hodnotou“ (*get,hodnota, …). Vytvoříme element mezi uzlem 1 a uzlem „hodnota“ (e,1,hodnota) a uzel „hodnota“ vymažeme z výběru(nsel,u, …). *do,I,1,pocet,1 *get,hodnota,node,0,num,min e,1,hodnota nsel,u,,,hodnota *enddo

Vybereme všechny entity. Allsel Finish

Vymažeme nepotřebné konstanty. I= Vytvoření konečnoprvkového modelu je ukončeno.

Definice základních okrajových podmínek a zatížení Znovu můžeme postupovat dvěma různými způsoby. Otevřít soubor B_zatizeni.mac a příkazy a jejich popis psát přímo do tohoto souboru (spustíme např. příkazem A_tah v příkazovém řádku). Nebo příkazy psát v příkazovém řádku v ANSYSu (menu) a výsledné makro vytvořit znovu úpravou Log file (viz výše text u Obr. 8 a Obr. 9) Budeme znovu pracovat v preprocessoru. /prep7 Vybereme všechny entity a nastavíme kartézský souřadný systém. Tyto příkazy nejsou nezbytně nutné, pokud jste dodrželi postup uvedený v předchozí kapitole. Allsel csys,0 Nejprve vytvoříme vetknutí jedné strany vzorku (strana opačná k uzlu 1). Vybereme všechny uzly v požadované vzdálenosti (Nsel) a v těchto uzlech změníme (nrotate,all) souřadný systém na válcový (csys,1). NSEL,S,LOC,z,-Delka_vzorku/2-0.1,-Delka_vzorku/2+0.1 csys,1 nrotate,all Ve vybraných uzlech zachytíme rotaci okolo osy z a posun v ose z. d,all,uy,0

13/19

MKP a MHP d,all,uz,0


Vybereme všechny entity. Allsel

Obr. 11 Různé způsoby uchycení vzorku – A/ na zadní ploše (postup je uveden výše), B/ na vnější ploše.

Nyní přidáme do modelu zatížení. Zatížení může být dáno osovou silou, krouticím momentem (měkké zatížení) nebo posunutím, natočením (tvrdé zatížení). Nejprve zadáme počet kroků ve kterých bude zatížení realizováno. Pocet_kroku=20 Zatížení zadáme v cyklu. *do,jj,1,Pocet_kroku

V této úloze zadáme tvrdé zatěžování – posun v ose z (rotace je nulová). d,1,uz,jj*1.673/Pocet_kroku d,1,rotz,0 Uložíme aktuální krok zatěžování. Lswrite Ukončíme cyklus. *enddo Ukončíme preprocessor. Finish Vymažeme nepotřebné konstanty. jj=

14/19

MKP a MHP


Tímto jsme dokončili definici okrajových podmínek.

Definice MISO materiálového modelu Otevřete soubor B_ Material.mac a příkazy s případným popisem můžete psát přímo do tohoto souboru (celé makro spustíme např. příkazem A_tah v příkazovém řádku). Příkazy můžete psát také v příkazovém řádku v ANSYSu (menu) a výsledné makro vytvořit znovu úpravou Log file (viz výše text u Obr. 8 a Obr. 9). Nejprve nadefinujeme potřebné materiálové konstanty. Modul pružnosti v tahu E a Poissonovo číslo mi. E=210000 Mi=0.3 Materiálové parametry vybraného materiálového modelu. U modelu MISO (viz HELP) použijeme Swiftovu aproximaci konstituční rovnice s parametry C, ε = eps, m. C=705 eps=0.000001 m=0.171 Model MISO nahrazuje nelineární křivku (konstituční rovnice) křivkou po částech lineární. Zadáme počet lineárních úseků a vytvoříme pole pro uložení hodnot uzlových bodů (intenzity napětí a intenzity deformace). Pocet_hodnot=15 *DIM,inapeti,,Pocet_hodnot *DIM,ideformace,,Pocet_hodnot Směrnice prvního úseku MISO modelu musí odpovídat modulu pružnosti v tahu E. Proto nejprve zadáme první úsek. ideformace(1)=0.001 inapeti(1)=ideformace(1)*E

Další úseky již odpovídají Swiftově konstituční rovnici. Hodnoty v jednotlivých bodech dopočítáme pomocí cyklu. *do,kk,2, Pocet_hodnot ideformace(kk)=0.0008*kk**3 inapeti(kk)=C*(eps+ideformace(kk))**(m) *enddo Nyní definujeme materiál v ANSYSU. Spustíme preprocessor. /PREP7 Nejprve zadáme teploty, ačkoliv s teplotou nepočítáme musíme tyto příkazy zadat. MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 Zadáme základní materiálové vlastnosti – modul pružnosti v tahu E a Poissonovo číslo mi. MPDATA,EX,1,,E

15/19

MKP a MHP MPDATA,PRXY,1,,mi


Definujeme materiálový model MISO (Multilinear Isotropics Hardening) polem o daném počtu hodnot (Pocet_hodnot) při teplotě 0. TB,MISO,1,1,Pocet_hodnot TBTEMP,0 V cyklu zadáme sobě odpovídající hodnoty napětí a deformace (výše vytvořené). *do,kk,1,Pocet_hodnot TBPT,,ideformace(kk),inapeti(kk) *enddo Graf si můžeme v ANSYSu prohlédnout viz Obr. 12.

Obr. 12 Zadání MISO modelu v ANSYSu.

Ukončíme preprocessor. Finish Vymažeme nepotřebné konstanty. KK= Tímto jsme zadali materiál pro výpočet.

16/19

MKP a MHP


Nastavení řešiče a vlastní řešení V posledním makru B_ reseni.mac nastavíme a spustíme řešení úlohy (celé makro spustíme např. příkazem A_tah v příkazovém řádku). Příkazy můžete psát také v příkazovém řádku v ANSYSu (menu) a výsledné makro vytvořit znovu úpravou Log file (viz výše text u Obr. 8 a Obr. 9). Přejdeme do „solution“ a vybereme všechny entity. /solu Allsel Budeme řešit statickou úlohu (kvazistatickou). ANTYPE,STATIC V úloze budeme uvažovat velké deformace, použijeme automatický time stepping. NLGEOM,on Autots,on Zatížení bude lineárně interpolováno pro každý substep z hodnot v předcházejícím „loadstepu“ a aktuálním „loadstepu“. KBC,0 Budeme ukládat všechny výsledky. OUTRES,ALL,ALL Zadáme maximální počet iterací v každém kroku řešení. NEQIT,100 Počáteční, maximální a minimální počet substepů řešení. NSUBST,10,50000,10 Spustíme řešení úlohy a výsledky uložíme. lssolve,1,Pocet_kroku save PARSAV,all,A_tah,par, FINISH

3 Výsledky řešení Po skončení výpočtu můžeme výsledky řešení prohlížet a dále zpracovávat. Můžeme využít „General postproc“ pro zjištění např. průběhů napětí (intenzita napětí, hlavní napětí atd.) ve zvoleném okamžiku, případně „Timehist postpro“ pro výpis/zobrazení hodnot veličin na zvoleném elementu či uzlu ve zvoleném časovém úseku. ANSYS umožňuje další práci s výsledky (obvykle vektory) pomocí maker, ale obvykle je jednodušší převést výsledky do jiných programů. Uložení výsledku řešení do textového souboru můžeme provést např. následujícím postupem. FINISH /POST26

Dále spustíme „Time History Variable Viewer“. Přičteme data (+ add data) do „variable list“. Načteme posun (Nodal solution, DOF solution, z – Component of displacement) v ose z u 17/19

MKP a MHP


bodu 1 a reakce (Reaction Forces, Structural Forces, z – Component of force) v ose z v bodu 1. Vybereme požadované výsledky (posunutí a sílu v uzlu 1 a v ose z) a „klikneme“ na „List Data“ viz Obr. 13.

Obr. 13 Vytvoření textového souboru z výsledků řešení.

Otevře se okno „PRVAR Command“ ze kterého již standardním způsobem (File, SaveAs …) vytvoříme textový soubor. Textový soubor můžeme zpracovat např. v Excelu a vypočtené hodnoty porovnat v grafu s naměřenými daty (Tab. 1) viz Obr. 14.

Obr. 14 Porovnání výsledků výpočtu MKP a výsledků experimentu.

4 Náměty na samostatnou práci Celý program (makro) můžete snadno modifikovat: • Název, titulek (viz kap. Vytvoření spustitelného makra). • Rozměry vzorku (viz kap. Geometrický model vzorku). • Zkuste zhustit, zjemnit síť modifikací počtu dělení čar v makru nebo vytvořit síť jiným způsobem např. vytvoříme nejprve síť ve vybrané ploše – s elementy shell – kterou pak využijeme při vytváření objemové sítě (vsweep). Po vytvoření konečné sítě vymažeme pomocnou síť i definici elementu shell (viz kap. Vytvoření sítě konečných prvků – v souboru B_MKPmodel.mac). • Pro uchycení jedné strany vzorku nemusíme vždy použít jen „zadní“ stranu vzorku, vzorek je ve skutečnosti uchycen svěrným spojem – k uchycení využijte „vnější“ plochu.

18/19

MKP a MHP

• • • • •


Vyzkoušejte rozdílné způsoby uchycení viz Obr. 11 (modifikace souboru B_zatizeni.mac). Vyzkoušejte volné, vázané kroucení nebo kombinované namáhání vzorku osovou tahovou nebo tlakovou silou a zároveň krouticím momentem (tvrdé nebo měkké zatěžování), (modifikace souboru B_zatizeni.mac). Zkuste modifikovat materiálové parametry modelu (změňte jednotlivé materiálové konstanty nebo zadejte jinou konstituční rovnici např. tzv. Ramberg-Osgoodovu aproximaci), (modifikace souboru B_material.mac). Vyzkoušejte jiné materiálové modely např. (NLISO), (modifikace souboru B_material.mac). Parametry pro model NLISO jsou uvedeny v zadání. Zkuste změnit nastavení řešiče (počet Loadstepu, substepu, uložení výsledků apod.), (modifikace souboru B_reseni.mac). Na základě výsledků řešení předchozích bodů rozhodněte zda byl zvolen optimální počet elementů (hustota sítě) a optimální počet dělení (loadstep, substep) z hlediska věrohodnosti řešení. Zjednodušte model využitím symetrie.

19/19

Nelineární materiálové modely (MISO, NLISO) pro statické zatěžování vzorku tahovou osovou silou. MKP a MHP (Úlohy pro samostatnou práci studentů)

Recommend Documents