Tirocinio su Ansys Aqwa

E

T = k (E- d(tanh ))

d

Dove “k“ è la costante di rigidezza asintotica e “d” la costante dell’offset asintotico. Il nome

E

di queste costanti deriva dal fatto che per grandi valori di “E” la (tanh ) tende all’unità e la

d

formula tende asintoticamente a: T = k(E-d).

2.3.1.4 Catenaria non lineare

La catenaria non lineare consiste in 10 sezioni catenarie ed opzionalmente 9 giunti catenari

(articolazioni) tra le sezioni. Ogni catenaria può opzionalmente essere analizzata utilizzando “using

cable dynamic” ottenendo così le forze dinamiche della catena e il loro effetto sul movimento delle

strutture a cui sono legate.

Per i cavi che sono collegati tra un punto fisso e la struttura, il range di spostamento

massimo verticale dei punti finali dei cavi è determinato da “dZ negativo” (misurato dal punto più

basso al punto di connessione sulla struttura) e “dZ positivo” (misurato dal punto di connessione

sulla struttura al punto più alto). Il range di spostamento massimo orizzontale è determinato dal

punto iniziale dove il cavo è allentato e dal punto finale dove si ha la massima tensione dal cavo.

Nel caso in cui la catenaria è collegata sia collegata a due strutture, il range di spostamento

si basa sui moti relativi delle due strutture.

2.3.2 Catenary Data

Per inserire le caratteristiche che dei cavi nominati si usa l’oggetto “Catenary data”. Al suo

interno è possibile inserire i dettagli:

Massa per unità di lunghezza della linea di ancoraggio.

- L’equivalente area in sezione della linea di ancoraggio. Questo parametro risulta molto utile

- perché permette al programma di calcolare in automatico il punto di galleggiamento della

linea. E’ possibile non specificare questo parametro se la massa per unità di lunghezza è

stata calcolata togliendo il peso dell’acqua occupata dal cavo. Nel caso in cui si voglia

invece impiegare l’analisi dinamica dei cavi esso deve essere sempre inserito.

La rigidità della linea di ancoraggio è specificata in termini EA dove: E è il modulo di

- Young del materiale di cui è composto il cavo ed A l’area trasversale della linea.

La massima tensione; rappresenta il valore di tensione massima che può essere utilizzata

- dalla linea di ancoraggio. Il valore deve essere il più realistico possibile.

Coefficienti di rigidezza assiale (k1,k2,k3). Questi coefficienti vengono inseriti nel caso un

- cavo abbia una rigidezza assiale non lineare.

La rigidezza a flessione è data da EI dove E rimane il modulo di Young mentre I è il

- momento di inerzia dell’area della linea. Il valore di default è zero.

La massa aggiunta. Il valore di default è uno.

- Il diametro equivalente.

- Coefficiente di resistenza trasversale e longitudinale.

-

2.3.3 Parabordi – Fenders

I “Fenders” sono un particolare tipo di ancoraggio che permette all’utente di collegare

insieme due strutture. Essi sono l’unico modo per definire come avviene l’interazione tra le strutture

senza che esse si scontrino o si sovrappongano; definiscono i gradi di libertà a loro concessi. A

seconda dalla posizione relativa delle strutture, dal tipo di fenders (flottante, fisso unidirezionale,

fisso pluridirezionale) e la loro posizione sulle strutture, essi creano una forza variante sulla

struttura che aggiunta alle altre forze serve per determinare i movimenti delle strutture.

Un piano di contatto è definito per ciascun fender ed è definito da un punto e da un vettore.

Nel caso di fender fissi, il punto rappresenta la posizione istante per istante del fender sulla

struttura. Nel caso invece dei fender galleggianti il punto è posizionato sella superficie media del

mare. I fender unidirezionali galleggianti presentano anche un vettore che rappresenta la direzione

di azione, mentre quelli fissi agiscono in tutte le direzioni.

La dimensione del fender deve essere specificata. Per ogni istante temporale viene calcolata

la distanza tra il punto di attacco del fender e il piano di contatto, e successivamente comparata con

la dimensione del fender. Se la distanza è minore della dimensione, una forza viene calcolata come

funzione delle differenze (in forma polinomiale) e poi applicata al punto di attacco del fender.

Quando viene aggiunto un fender alla struttura è necessario inserire le seguenti informazioni:

Il tipo di connessione.

- Il tipo di fender (fisso o galleggiante).

- Il tipo di azione.

- La dimensione del fender.

- Coefficiente di smorzamento.

- Coefficiente di attrito.

-

Bisogna stare attenti al valore del coefficiente di attrito, in modo tale che la forza che ne deriva

non sia maggiore delle altre, altrimenti si avrebbe una struttura rigida. L’ultimo passaggio è dare

l’orientazione degli assi con il piano di contatto.

2.3.4 Giunti (joints)

L’analisi idrodinamica permette alle strutture di essere connesse da giunti articolati. I giunti non

permettono la traslazione relativa delle due strutture ma permettono la loro rotazione relativa nei

modi definiti dall’utente. Il primo passaggio è scegliere il tipo di giunzione:

Palla o giunto sferico: esso permette una rotazione libera in tutte le direzioni.

- Universale: libero di ruotare rispetto a due assi e trasmettendo un momento al terzo asse

- ortogonale ai primi due.

Cerniera: trasmette il momento attorno a due assi e permette la rotazione intorno al terzo

- (perpendicolare ai primi due).

Rigido: trasmissione di un momento su tutti gli assi che non sono però liberi di ruotare.

- Questo tipo di vincolo permette di osservare le reazioni tra due o più strutture; esso fissa le

strutture tra loro in modo tale che le equazioni di moto sono le stesse per tutte le strutture.

Per definire correttamente un giunto vanno poi inserite tutte le seguenti informazioni: tipo di

connessione, posizionamento del punto di connessione sulla struttura, la rigidezza lungo gli assi, lo

smorzamento lungo gli assi, coefficiente di attrito per traslazione (k1), coefficiente di rotazione

(k2), coefficiente di attrito per forze assiali (k3) e la costante del momento di attrito (k4).

Il momento di attrito trasmetto agli assi è dato da:

√ √

2 2 2 2

M F y F z M y M z k3Fx+ k4)

=ε (k1 + +k2 + +

Dove: ε = 0 se la velocità relativa di rotazione è inferiore a 0.001 rad/s, altrimenti ε =1.

Quando viene inserito un giunto devono essere impostati i suoi assi di contatto e assi

obiettivo. Essi definiscono l’orientazione dei due oggetti connessi dal giunto.

Nell’analisi idrodinamica inserire un giunto tra due strutture comporta un cambiamento della

posizione iniziale delle strutture quando l’analisi viene fatta partire. Il programma determina in

automatico le posizioni iniziali sulla base delle articolazioni in modo tale da non dover cambiare la

geometria iniziale. Se i punti non sono coincidenti il programma muove una struttura per allinearla

al punto di connessione, prima che venga fatta partire l’analisi. E’ possibile definire quale struttura

rimarrà in una posizione definita e quale invece sarà libera di muoversi selezionando il punto di

connessione per la struttura A e il punto di connessione della struttura B.

Esistono delle regole per definire quali delle due rimane fissa e quale sarà libera di muoversi:

La struttura con il punto di connessione A rimane nella sua posizione originaria mentre

- quella con il punto di connessione B si muoverà.

Se più strutture sono connesse tra loro ma una di esse è connessa a un punto fisso,

- quest’ultima sarà la struttura fissa mentre le altre saranno spostate all’inizio dell’analisi per

farle allineare con i punti di giunzione. Ciò avviene indipendentemente dalla designazione

del punto di connessione A e B.

Le strutture seguono due fasi di spostamento: prima vengono traslate al fine di far coincidere le i

punti di giunzione e poi ruotate in modo tale che gli assi del giunto combacino. Questi movimenti

vengono fatti prima dell’inizio dell’analisi quindi l’utente non riuscirà a vedere questo spostamento

nella “Time History Analysis”.

2.4 Mesh

La mesh consiste nella divisione della geometria in una rete di elementi. La mesh viene

generata automaticamente sui corpi del modello; la sua densità è basata sui parametri di tolleranza e

massima grandezza degli elementi. I parametri vengono applicati a tutte le strutture, anche se parti o

strutture possono essere soppressi per evitare di creare inutili mesh o nei casi in cui non si voglia

fare l’analisi su di essi.

La tolleranza indica come devono essere trattati le parti piccole delle strutture. Se i dettagli

sono più piccoli di questa tolleranza allora essi possono essere coperti da singolo elemento più

grande oppure si deve ridurre la tolleranza per ottenere una mesh più definita. La tolleranza non può

essere maggiore di 0,6 x grandezza massima degli elementi.

Maggiore è la grandezza dell’elemento e meno accurato è la precisione del risultato. Tuttavia Aqwa

mette un limite al numero degli elementi pari a 18000 di cui 12000 possono essere quelli che

partecipano alla diffrazione. Tutti gli elementi interni alle strutture e quelli che non possono essere

creati dalla mesh, non vengono presi in considerazione dal conteggio.

E’ possibile aggiungere “mesh sizing object”, un oggetto per ridefinire la mesh su una parte

della struttura o su un intero corpo su cui si vuole avere una minore grandezza della mesh e quindi

migliori risultati di analisi.

2.5 Stabilire le impostazioni d’analisi

Le impostazioni di analisi permettono di inserire i parametri base per impostare il tipo di

analisi e i risultati che ne fuoriescono. Diversi campi sono presenti sia per Hydrodynamic

Diffraction sia per Hydrodynamic Time Response. La grandezza della griglia del mare controlla

l’area di mare in cui è posizionata la struttura e il suo valore è solitamente pari a 2 ovvero il lato

della griglia quadrate deve essere due volte la lunghezza della struttura.

Le opzioni per la risposta nel tempo sono:

Tipo di analisi: definisce quali tipi di onda, regolare o irregolare, verranno poi inserite e

- come dovranno essere considerate nell’analisi.

Tempo di inizio e tempo di fine analisi.

- Il numero dei passi temporali.

- Posizione di partenza.

- Uso della dinamica dei cavi (Use cable dynamic)

-

2.6 Applicare le forze ambientali e l’ambiente oceaniche

L’ambiente oceanico o marino, come anche le forze ambientali presenti, devono essere aggiunte

alla tua analisi. Alcune sono limitate all’analisi di diffrazione mentre altre sono ristrette all’analisi