AutoCAD - analiză structurală

A. Analiza structurala

Sunt disponibile sapte tipuri de analiza structurala în cadrul familiei de produse ANSYS. Se pot efectua urmatoarele tipuri de analiza structurala

a) Statica Se utilizeaza pentru a determina deplasarile, tensiunile, etc. în conditii statice de încarcare, atât în conditii de analiza statica liniara cât si în condttii neliniare. Neliniaritatile pot include plasticitatea, ecruisarea, deformatii mari, rotatii mari, hiperelasticitate, contact de suprafete si fluaj.

b) Analiza modala se utilizeaza pentru a calcula frecventele naturale si modul de deformatie al structurii. Diferite metode de moduri de extractie sunt disponibile.

c) Analiza armonica Se utilizeaza pentru a determina raspunsul structurii la sarcinile care variaza armonic în timp.

d) Analiza dinamica tranzitorie Se determina raspunsul structurii la sarcinile care variaza arbitrar ( aleatoriu ) în timp.

e) Analiza spectrala o extensie a analizei modale, utilizata de a calcula tensiunile si deformatiile datorate raspunsului spectral sau a vibratiilor aleatoare.

f) Analiza la flambaj Utlizata pentru a calcula sarcina de flambaj si pentru a determina modul deformatiei de flambaj. Atit flambajul linear cât si analiza neliniara de flambaj sunt posibile.

g) Analiza dinamica explicita Programul ANSYS pune la dispozitia utilizatorului o interfata cu LS-DYNA, program de elemente finite explicit si este utilizat pentru a calcula solutii rapide pentru deformatii dinamce mari si probleme complexe de contact.

h) Pe lânga aceste tipuri de analiza, mai sunt disponibile câteva prezentari cu scopuri speciale, si anume

- Mecanica ruperii

- Materiale compozite

- Calculul problemelor de oboseala

- p-Method

1. Analiza statica

O analiza statica calculeaza efectele conditiilor stationare de încarcare asupra structurii. O analiza statica poate, totusi include sarcini de inertie stationare ( ca de exemplu greutatea si viteza de rotatie), orice sarcini care variaza în timp si care pot fi aproximate ca sarcini echivalente static ( ca de exemplu sarcina statica echivalenta produsa de vânt sau de solicitarile seismice).

1.1. Analiza statica liniara si neliniara

O analiza statica poate fi atât liniara cât si neliniara. Sunt permise toate tipurile de neliniaritati, si anume, deformatii mari, plasticitate, fluaj, ecruisare, elemente de contact, elemente hiperelastice, etc.

1.2. Procedura de lucru în analiza statica

Procedura pentru analiza statica consta în trei etape importante

- constructia modelului

- aplicarea sarcinilor si obtinerea solutiilor

- vizualizarea rezultatelor.

1.2.1. Constructia modelului

Pentru a construi modelul, trebuie specificat numele sesiunii de lucru si titlul analizei si apoi sa se utilizeze procesorul PREP7 pentru a defini tipurile de elemente, constantele reale ale elementelor, proprietatile de material si geometria modelului. Aceste etape sunt comune în majoritatea analizelor.

a) modele simetrice si antisimetric

Multe obiecte au un anumit tip de simetrie, care poate fi simetrie repetitivã, simetrie reflectivã (fatã de un plan de simetrie) sau axialsimetrice. Atunci când un obiect este simetric în raport cu toate componentele ( geometrie, sarcini, constrângeri si proprietãti de material) se poate obtine un avantaj în reducerea mãrimii si a formei modelului.

Orice structurã care prezintã simetrie geometricã în raport de o axã ( ca de exemplu un învelis sau un solid de revolutie) este o structurã axial simetricã.

Modelele de structuri 3D axialsimetrice pot fi prezentate într-o formã echivalentã 2D. Se poate astepta cã rezultatele analizei în formã 2D axialsimetricã vor fi mai precise decât cele din forma unei analize 3D echivalente.

Prin definitie un model în întegime axialsimetric poate fi supus numai la sarcini axialsimetrice. În nulte situatii, totusi, structurile axialsimetrice vor fi supuse la sarcini ne-axialsimetrice. Trebuie doar utilizat un tip special de element, cunoscut ca un element axialsimetric armonic, pentru a crea un model 2D, cu o structurã axial simetricã cu o soliciatare ne-axialsimetricã.

b) unele cerinte speciale pentru modelele axialsimetrice

Cerintele speciale pentru modelele axialsimetrice includ:

- axa de simetrie trebuie sã coincidã cu axa globalã cartezianã Y;

- nu sunt permise coordonate X nodale negative;

- directia cartezianã globalã Y reperezintã directia axialã, directia globalã cartezianã X reprezintã directia radialã si directia globalã cartezianã Z corespunde directiei circumferentiale;

- modelul trebuie sã fie asamblat utilizând tipurile de elemnte potrivite:

- pentru modelele axialsimetrice, se utilizeazã solidul aplicabil 2D cu optiunea KEYOPT(3)=1, si/sau învelisuri axialsimetrice. În adaos, diferite legãturi, contacte, combinatii si elemente de suprafatã pot fi incluse într-un model care de asemenea contine solide sau învelisuri axialsimetrice. Pentru modelele axialsimetrice armonice se utilizeazã numai elemente axialsimetrice armonice.

- dacã structura contine o gaurã în lungul axei de simetrie nu trebuie sã uitãm sã se asigure spatiul potrivit între axa Y si modelul axialsimetric 2D.

- Pentru modele continând elemente solide 2D în care efectele de forfecare sunt importante cel putin douã elemente pe grosime trebuie sã fie utilizate;

c) se pot utiliza atât elemente structurale liniare cât si neliniare.

Comanda este

Main Menu ->Preprocessor ->Element Type ->Add/Edit/Delete ¿

d) Proprietãtile materialelor pot fi liniare sau neliniare, izotrope sau neizotrope, constante sat dependente de temperatura,

Comanda este

Main Menu ->Preprocessor ->MaterialProps ->-Constant-Isotropic/Orthotropic ¿

e) se defineste modulul lui Young (EX).

f) Pentru fortele de inertie (ca de exemplu greutatea) trebuie definite datele necesare pentru calculul masei (de exemplu densitatea DENS).

g) Pentru sarcni termice (temperaturi) trebuie definit coeficientul de deformare termica (ALPX).

h) Regiunile în care tensiunile si deformatiile sunt de interes este necesara o discretizare relativ mai fina decât regiunile unde sunt de interes numai deplasarile.

i) Daca se doreste includerea neliniaritatilor, discretizarea trebuie sa fie capabila de a include efectele neliniaritatilor. De exemplu, plasticitatea necesita o densitate rezonabila de puncte de integrare (si deci o discretizare cu elemente mai fine) în ariile cu gradient mare de deformare plastica.