Notiuni de baza in ABAQUS. Etapele modelarii cu metoda elementelor finite

Notiuni de baza in ABAQUS. Etapele modelarii cu metoda elementelor finite

O modelare completa in Abaqus in cazul unei strucruri mecanice, consta de obicei in trei etape distincte: etapa de preprocesare, simularea si postprocesarea (fig. 1). Aceste trei etape sunt legate prin fisiere.

Componentele unui model de abaliza in ABAQUS

Un model in Abaqus are cateva elemente componente care descriu impreuna problema fizica care va fi analizata si rezultatele obtinute. Modelul de analiza numerica consta din urmatoarele informatii: geometrie discretizata (impartita in elemente finite), proprietati de sectiuni de elemente, date de material, solicitari (loads) si conditii de frontiera (boundary conditions), tip de analiza (analysis type) si date necesare de iesire (output requests).

Geometrie discretizata (Discretized geometry

Elementele finite si nodurile definesc geometria de baza a structurii fizice care o sa fie modelata in ABAQUS. Fiecare element din model reprezinta o portiune discreta a structurii fizice care este reprezentata prin mai multe elemente interconectate. Elementele sunt conectate intre ele prin asa-numitele noduri.

Proprietatile sectiunilor de elemente (Element section properties

ABAQUS dispune de un domeniu larg de elemente, multe dintre ele nu au geometrie definita complet de catre coordonatele nodurilor acestora. De exemplu, straturile unui invelis din material compozit sau dimensiunile unei sectiuni de profil I nu sunt definite de catre nodurile elementului. Astfel ca datele geometrice suplimentare sunt definite de catre proprietatile fizice ale elementului si este necesara definirea completa a geometriei modelului.

Datele de material (Material data

Proprietatile de material pentru toate elementele trebuie sa fie specificate. In timp ce datele de material de calitate superioara sunt dificil de obtinut, in mod particular pentru multe modele de material complexe, validitatea rezultatelor din ABAQUS este limitata de acuratetea datelor de material.

Solicitari si conditii de frontiera (Loads and boundary conditions

Sarcinile mecanice si nu numai, deformeaza structura fizica si astfel, creaza tensiuni in aceasta. Cele mai obijnuite forme de solicitare includ:

Ø      forte aplicate in puncte;

Ø      forte de presiune pe suprafete;

Ø      forte de tractiune / compresiune distribuite pe suprafete;

Ø      forte si momente distribuite pe muchii sau suprafete de invelis;

Ø      fote gravitationale;

Ø      variatii de temperatura.

CONDITIILE DE FRONTIERA (BOUNDARY CONDITIONS) sunt utilizate pentru a constrange portiuni ale modelului pentru a ramane fixe (deplasari nule) sau pentru a se deplasa cu o distanta prestabilita (deplasari nenule).

Tip de analiza (Analysis type)

Intr-o analiza statica se obtine raspunsul pe termen lung al structurii la sarcinile aplicate. In alte cazuri, poate fi analizat raspunsul dinamic al unei structuri la sarcini. De exemplu, efectul unei sarcini bruste pe o componenta a unei such, astfel de solicitare are loc in timpul unui impact sau raspunsul unei cladiri la un cuntremur de pamant.

Necesitati de date de iesire (Output requests)

ABAQUS poate genera o cantitate mare de date de iesire. Pentru a evita utilizarea excesiva a spatiului pe disc, se pot limita datele de iesire la ceea ce este necesar pentru interpretarea rezultatelor.

COMPONENTELE FERESTREI PRINCIPALE

Bara de titlu (Title bar

Bara de titlu indica versiunea de ABAQUS/CAE care ruleaza si numele bazei de date pentru modelul curent.

Ø    Bara de meniu (Menu bar

Bara de meniu contine toate meniurile disponibile. Comenzile din meniu dau acces la toate functionalitatile din produs. In functie de modulul selectat din bara contextuala, apar diferite meniuri in bara de meniu.

Ø    Bara de instrumente (Toolbar

Bara de instrumente asigura acces rapid la elementele care sunt deasemenea, disponibile in meniu.

Ø    Bara de context (Context bar

ABAQUS/CAE este impartit intr-un set de module si fiecare modul permite sa se lucreze asupra unui aspect al modelului. Lista Module din bara contextuala permite comutarea intre aceste module. Alte elemente din bara contextuala sunt in functie de modulul in care se lucreaza.

Ø    Structura arborescenta a modelului (Model Tree

Model Tree asigura o vedere grafica a modelului si a obiectelor pe care acesta le contine, cum ar part-uri, materiale, etape, sarcini si necesitati de date de iesire. In plus, structura arborescenta a modelului asigura un instrument centralizat, confortabil pentru comutarea intre module si managementul obiectelor.

Ø    Structura arborescenta a rezultatelor (Results Tree

Results Tree asigura o vedere grafica a bazelor de date de iesire si a altor date specifice de sesiune cum ar fi grafice X-Y. Daca exista mai mult decat o singura baza de date de iesire deschisa in sesiunea de lucru, se poate utiliza Results Tree pentru a comuta intre bazele de date de iesire.

Ø     Zona casetelor de instrumente (Toolbox area

Cand se comuta pe un anumit modul, zona butoane de instrumente afiseaza doar instrumente care sunt specifice acelui modul. Bara de instrumente permite accesul rapid la multe dintre functiile modulului care sunt disponibile deasemenea, din bara de meniu.

Ø    Tabloul de desenare

Tabloul de desenare este asemenea unui ecran sau table infinite pe care se pot posta spatii de afisare. Zona de desenare reprezinta portiunea vizibila a tabloului.

Ø    Viewport

Viewport-urile sunt ferestre vizibile ale tabloului de desenare in care ABAQUS/CAE afiseaza modelul.

Ø    Prompt area

Zona de prompt-er afiseaza instructiuni pentru utilizator care trebuie urmarite in timpul unei proceduri sau comenzi. De exemplu, va spune sa selectati geometria ca sa creati un set.

Ø    Zona de mesaje (Message area

ABAQUS/CAE tipareste informatiile si mesajele de avertizare, eroare in zona de mesaje. Pentru a redimensiona zona de mesaje, trageti de marginea de sus. Pentru a vedea intreaga informatie se utilizeaza bara de derulare din partea dreapta a zonei de mesaje. Zona de mesaje este afisata implicit dar aceasta utilizeaza acelasi spatiu ocupat de interfata liniei de comanda. Daca s-a folosit recent interfata liniei de comanda, se face clic pe tab-ul situat in coltul stanga-jos al ferestrei principale pentru a activa zona de mesaje.

Obs.:  Daca sunt adaugate mesaje noi in timp ce interfata liniei de comanda este activa, ABAQUS/CAE modifica in rosu, culoarea de fundal din jurul icon-ului zonei de mesaje. Cand se afiseaza zona de mesaje, fundalul revine la culoarea lui normala.

Ø    Interfata liniei de comanda (Command line interface

Se poate utiliza interfata liniei de comanda pentru a tasta comenzi Python si pentru a calcula expresii matematice utilizand interpretorul Python care este construit in ABAQUS/CAE. Interfata include prompt-ere primare (>>>) si secundare ( ) pentru a indica cand trebuie sa se introduca comenzi pentru a se conforma cu sintaxa Python.

Interfata liniei de comanda este ascunsa implicit, dar utilizeaza acelasi spatiu ocupat de zona de mesaje. Se face clic pe tab-ul din coltul stanga-jos al ferestrei principale, pentru a comuta de pe zona de mesaje pe interfata liniei de comanda. Se face click pe tab-ul pentru a reveni la zona de mesaje.

CE ESTE UN MODUL?

ABAQUS/CAE este impartit in unitati functionale numite module.

Un model complet contine tot ce necesita ABAQUS pentru a incepe analiza. ABAQUS/CAE utilizeaza o baza de date pentru model pentru a stoca modelele. Cand se porneste ABAQUS/CAE, caseta de dialog Start Session permite crearea unei baze de date goale pentru model in memorie. Dupa deschiderea programului ABAQUS/CAE, se poate salva baza de date pentru model pe un disc selectand FileSave din meniul principal. Pentru a deschide o baza de date model existenta, se selecteaza FileOpen

Observatii importante

Interactiunea. Un exemplu de interactiune este contactul dintre doua suprafete. Alte interactiuni care pot fi definite includ constangeri, cum ar fi o imbinare, ecuatie si constrangeri de corp rigid. ABAQUS/CAE nu recunoaste contactul mecanic dintre part instances sau regiunile unui ansamblu in afara de cazul cand contactul este specificat in modulul Interaction. Doar simpla apropiere fizica a doua suprafete intr-un ansamblu nu este suficienta pentru a indica orice tip de interactiune dintre suprafete. Interactiunile sunt obiecte dependente de etapa, ceea ce inseamna ca trebuie sa se specifice etapele de analiza in care acestea sunt active.

Job. Se pot supune analizei si monitoriza simultan, mai multe modele si rulari.

Continutul ferestrei principale se schimba pe masura ce se comuta intre module. Selectarea unui modul de la lista de pe bara contextuala determina modificarea barei contextuale, a casetelor de instrumente pentru modulul respectiv si a barei de meniu pentru a reflecta functionalitatea modulului curent.

CE ESTE STRUCTURA ARBORESCENTA A MODELULUI?

Structura arborescenta a modelului (Model Tree) asigura o descriere vizuala a ierarhiei elementelor dintr-un model. Este localizata in partea stanga a ferestrei principale.