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Guida pratica alle funzionalità di base di Hypermesh

Elenco di funzionalità utilizzate dal publisher in preparazione alla parte scritta dell'esame di Progettazione assistita dal calcolatore, Ingegneria meccanica ed Energetica Unifi.
Questa non è una guida esaustiva o completa delle funzionalità della suite bensì una raccolta delle funzionalità di base acquisite durante un corso universitario introduttivo al mondo... Vedi di più

Esame di Progettazione assistita da calcolatore docente Prof. N. Baldanzini

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• Quality Index: 2D, Quality index. Permette tramite mappa di colore di vedere la qualità

degli elementi 2D creati. Eventualmente questi possono essere migliorati utilizzando i

clean-up-tool (element optimize).

• Assegnare Proprietà: Components, Assign, seleziono componente e proprietà. Per

controllare la corretta assegnazione posso impostare la vista “by prop” e controllare che il

colore del componente cui si è assegnata la proprietà corrisponda al colore della proprietà

che si è assegnato.

• Combinare più carichi statici definiti in diversi load-collector: Nel caso in cui si vogliano

considerare più carichi statici durante l’analisi di deve creare un nuovo load-collector con

card image “LOAD”. Dopo aver cliccato create/edit è possibile selezionare il numero di

carichi da combinare tra loro tramite l’opzione LOAD_Num_Set. Ogni carico può essere scalato

di un certo fattore (s(i)). Nel tab “L(i)” si deve selezionare il carico da combinare con gli altri.

• Combinare più vincoli: Per combinare tra loro più vincoli è necessario creare un load

collector con card image SPCADD. La procedura poi è analoga a quella vista nel caso della

combinazione di più carichi.

• Alcune generalità sui contatti: Vanno definite entità master ed entità slave. Si consiglia di

avere una Superficie master e un Set di nodi Slave. (Contatto NtS). Le proprietà del

contatto possono essere definite tramite la tap “Type” direttamente nella Card

“interfaces” oppure può essere specificata da una apposita proprietà PCONT/PCONTX

(Nelle voci MU1, MU2 è possibile definire coefficienti di attrito statico e dinamico).

Acciaio su acciaio MU1= 0.78 MU2= 0.42 (NON lubrificato)

Le tipologie predefinite solo “FREEZE” superfici non possono muoversi tra di loro, unico

tipo che può essere usato in analisi lineare-statica, “STICK” appena le due superfici

vengono in contatto il moto relativo viene impedito, “SLIDE” moto relativo sempre

permesso; moto senza attrito.

Il parametro ADJUST nella card del contatto permette di modificare leggermente le

coordinate dei nodi della superficie slave in modo da risolvere piccole imperfezioni

geometriche create dall’approssimazione ed avere le due superfici in contatto al momento

in cui si inizia l’analisi. L’opzione di default è avere tale parametro disattivato. Se impostato

su auto il software cerca nodi entro una distanza pari al 5% della lunghezza media delle

superfici master. Impostando un valore maggiore o minore di zero posso specificare in

quale direzione cercare i nodi che si compenetrano. Se analisi non lineare da problemi

(generalmente causati dai contatti) oltre ai suggerimenti presenti nella guida è bene

verificare che la superficie slave abbia mesh più fitta della master, non siano raggruppate

nello stesso contatto più coppie di superfici master-slave.

• Creare contatto Freeze:

a. Va definita la superficie master, si fa da Analysis, Contact Surf, Solid Faces, do

un nome e un colore, seleziono il componente e tre nodi sulla superficie. Ho

definito la superficie master.

b. Per definire superfici slave da Analysis, Entity Set, do un nome e imposto card

image SET_GRID; set type impostato a non-ordered e seleziono tutti i nodi della

superficie slave. Ho definito un contatto surface-to-node.

c. Per impostare il contatto: Analysis, Interfaces, da pannello create scelgo un

nome e imposto type CONTACT. Dal pannello add aggiungo la superficie master

e il set di nodi slave (selezionare set). Clicco entrambi gli update e posso vedere

il contatto. Dal pannello card image vado su edit e SCELGO IL TIPO DI

CONTATTO tramite il tap Type/Pid. Se scelgo Freeze devo scegliere la distanza a

cui si trovano le superfici con Search Distance e se la normale è rovesciata

rispetto alla punta delle piramidi che si creano sulle superfici imposto in

Morient: RevNorm, altrimenti Norm.

• Assegnare Massa puntuale: 1D, Masses, selezionare il nodo a cui si vuole assegnare la

massa e il suo valore (coerentemente con il sistema di unità di misura che si sta usando).

Non impostare proprietà e impostare come “Element Types” CONM2. Non importa creare

un componente separato ma l’assegnazione può esser fatta direttamente dall’interno di

uno dei componenti esistenti.

• Assegnare Forza di Gravità: Loadcollector, impostare come card image “GRAV”. Da

create/edit si può quindi decidere il verso della forza di gravità ed impostare un valore di

accelerazione di gravità coerente con il sistema di riferimento scelto. Se ci si riferisce ad un

sistema coerente [tonnellate, millimetri, secondi, (Newton), (MegaPascal)] allora il valore

della forza di gravità sarà 9,81e+03. In Radioss [chili, millisecondi, millimetri, (KiloNewton),

(Gigapascal)] varrà 9,81e-03. Assegnare con CID l’identificativo del sistema di riferimento

da usare.

• Cambiare ordine elementi: (1D/2D/3D a seconda del tipo di elemento), order change.

Permette di convertire una mesh del primo ordine ad una del secondo e viceversa senza

dover rifare la mesh da capo.

Analisi TERMICA o TERMICO/STRUTTURALE:

• Assegnare vincolo di temperatura IN ANALISI TERMICA: dopo aver creato il load collector,

ricordandosi di specificare “no card image”, vado in Analisis, Constraints. Svincolo tutti i

dof lasciando il tipo di vincolo SPC, seleziono i nodi di interesse e faccio create/edit. Nel

campo D scelgo la temperatura. Si ricorda che la temperatura è un vincolo solo nel caso di

una analisi termica. Se sto facendo una analisi strutturale la temperatura non è un vincolo

ma viene definita con la card TEMP. Questa si trova in Analisys, Temperature. In una analisi

strutturale infatti la temperatura non è una incognita.

• Assegnare condizione di convezione IN ANALISI TERMICA: Analisys, Interfaces, seleziono

type: CONVECTION e faccio create/edit, seleziono il materiale coinvolto nella convezione.

Devo adesso assegnare il vincolo di convezione ad una certa zona del modello. Questo

viene fatto nel sottopannello add. Si seleziona come slave Face, poi seleziono tutti gli

elementi del componente e i noti che mi contrassegnano una faccia (la faccia può esser

selezionata prendendo 3 nodi che appartengono alla faccia DI UN ELEMENTO e poi

estendendo la selzione “by faces”). Dando add il software aggiunge gli elementi slave

contententi il vincolo di convezione solo sulla faccia identificata dai nodi selezionati.

Si deve poi andare a specificare la temperatura con la quale avviene la convezione. Questo

viene fatto da Mesh>Card Edit>Elements. Nel pannello si seleziona elements e il tipo di

interfaccia che si è creato (Slave 3 per facce di elementi tetraedrici o triangolari, Slave 4 per

facce di elementi esaedrici). Faccio “edit” e nel campo TA si seleziona il nodo NON

appartenente alla struttura in cui precedentemente era stato assegnato il vincolo di

temperatura. SI RICORDA che il coefficiente di convezione è una proprietà del materiale,

una volta impostata temperatura della sorgente e fornito il coefficiente il solutore è in

grado di trovare il flusso termico.

• Creare Loadstep di tipo termico: Tra i vincoli si inserisce i vincoli di tipo termico

(temperature nodali assegnate). Si edita poi il loadstep in modo da richiedere in output

flussi e temperature. A questo punto si può lanciare analisi. Eventuale carico termico di

tipo conduttivo/convettivo viene modellato tramite una interfaccia e non rientra per tale

ragione tra i carichi.

• Creare un materiale dotato di proprietà strutturali e termiche: Quando vado a creare il

materiale seleziono MAT1 (Materiale Elastico-Lineare omogeneo Isotropo. La voce “A”

permette di specificare coefficiente di dilatazione termica), scelgo create edit e spunto a

questo punto la casella MAT4 in cui posso assegnare le proprietà termiche al materiale

(K=coefficiente di conduzione, H=coefficiente di convezione, RHO densità generalmente già

impostata in MAT1). Assegno quindi sia le proprietà strutturali che quelle termiche.

• Impostare analisi termico-strutturale: Per impostare un’analisi di questo tipo devono

essere definite due distinti loadstep. Prima si definisce un loadstep di tipo termico in cui tra

i vincoli (SPC) sono inseriti vincoli termici. Non dimenticare di editare loadstep in modo da

chiedere in output temperature e flussi. Il secondo loadstep è definito tramite le control

cards. Si deve andare a editare la control card “CASE_UNSUPPORTED_CARD” immettendovi

le stringhe: SUBCASE = ID_loadstep_termico/strutturale ; SPC =

ID_load_collector_vincoli_strutturali ; TEMP = ID_loadstep_termico. È Possibile poi lanciare

l’analisi.

Risoluzione alcuni tipi di errore:

• Herachical Error: Entrare nell’assieme costituente il componente ed eliminare i vari gruppi

che lo costituiscono. Deve rimanere solo l’insieme di componenti non raggruppati tra loro.

• Elementi che non rispettano i parametri: è bene correggere questi elementi quando

possibile. Tuttavia si può provare a far girare l’analisi disattivando il quality control sugli

elementi (non è detto che l’analisi giri ne che dia buoni risultati). Questo viene fatto da

Analysis, Control Cards, PARAM, si seleziona CHECKELEMS e si imposta il tab su “NO”.

Dinamica LINEARE (Optistruct)

• Impostare analisi modale: Load Collector, EIGRL, create/edit, imposto due tra V1

(frequenza start), V2 (frequenza end), e ND (Numero di critiche da trovare). Quando lancio

l’analisi specifico nel loadstep come “method (struct)” il loadcollector creato, se inoltre il

pezzo è in qualche modo vincolato/caricato posso specificare carichi/vincoli come loads o

SPC. Nello studio del moto libero non è necessario specificare vincoli ne carichi.

Considerazioni riguardo ad Analisi di Dinamica Lineare:

Soluzione di un problema di moto forzato può esser ricavata in due modi:

- Ricettanza ricavata con il metodo diretto; si inverte la matrice del sistema per ogni

frequenza di calcolo andando a calcolare così gli spostamenti nodali nelle frequenze di

calcolo.

- Ricettanza ricavata con la sovrapposizione Modale: metodo approssimato e molto più

veloce. Si suppone di conoscere i modi proprio del sistema e a partire da questi si ricava la

matrice di ricettanza e dunque anche la risposta del sistema. Il solutore considera tuttavia

solo i modi propri che si verificano all’interno dell’intervallo di calcolo che si sta

analizzando. È importante allora maggiorare l’intervallo di calcolo del 30-50% per evitare

che un modo che si trova in prossimità del limite superiore della banda di calcolo venga

tagliato fuori e non venga considerato nel calcolo della ricettanza.

Nelle nostre analisi useremo (quasi) sempre il metodo indiretto in quanto richiede molte meno

risorse di calcolo. Tuttavia per uno studio più realistico si può utilizzare con il supporto di un

calcolatore adeguato, il metodo diretto.

Il metodo indiretto, tramite l’approssimazione della ricettanza, permette di disaccoppiare le

equazioni che risolvono gli spostamenti nodali. Questo è appunto più semplice e veloce da

eseguire ma impedisce la definizione di smorzamenti. Si possono definire smorzamenti elemento-

per-elemento detti Smorzamenti Modali.

Definizione di materiali, proprietà, vincoli seguono le stesse modalità che abbiamo visto in

precedenza per analisi lineari statiche.

I carichi dinamici prevedono una procedura di definizione alquanto complicata:

• Loadcollector RLOAD1: definisce un carico dinamico secondo la dicitura:


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DESCRIZIONE APPUNTO

Elenco di funzionalità utilizzate dal publisher in preparazione alla parte scritta dell'esame di Progettazione assistita dal calcolatore, Ingegneria meccanica ed Energetica Unifi.
Questa non è una guida esaustiva o completa delle funzionalità della suite bensì una raccolta delle funzionalità di base acquisite durante un corso universitario introduttivo al mondo FEM.
Si fa riferimento alla suite Hypermesh (Optistruct, Radioss Block 110 per le analisi di Dinamica Veloce). Non escludo errori, tuttavia il documento può essere un valido supporto per uno studente alle prime armi.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria meccanica (FIRENZE, PRATO)
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher France_Papi di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Progettazione assistita da calcolatore e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Baldanzini Niccolò.

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