Metoda Elementów Skończonych - Laboratorium

Laboratorium 5

Podstawy ABAQUS/CAE

1 |

S t r o n a

Copyright 2009 dr inż. Jarosław Mańkowski na podstawie: Getting Started with ABAQUS

Analiza

rozciąganej płaskiej płyty z otworem – płaski stan

naprężenia.

Główne cele ćwiczenia:

1. wykonanie analizy

rozciąganej, płaskiej płyty z otworem;

2. z

apoznanie się z zagadnieniem analizy płaskiego stanu naprężenia za pomocą MES;

3.

zapoznanie się z narzędziami umożliwiającymi odpowiednie zagęszczenie siatki wokół
otworu

(wokół miejsca koncentracji naprężeń);

4. z

apoznanie się z metodą optymalizacji gęstości saitki przy wykorzystaniu metody tzw.

„podwójnego zagęszczania”.

Zadanie do realizacji: -

prostokątna płyta z otworem poddana działaniu obciążenia

rozciągającego rys. 1.

Rys. 1

Przykład obliczeniowy.

2 |

S t r o n a

Copyright 2009 dr inż. Jarosław Mańkowski na podstawie: Getting Started with ABAQUS

Wykonanie modelu geometrycznego

Model geometryczny należy wykonać jako model powierzchniowy.
Należy stworzyć model dwuwymiarowy. W tym celu w Create Part należy wybrać:

Modeling Space

– 2D Planar

Base Feature

– Shell

Następnie wykonać odpowiedni szkic i zatwierdzić wykonując część Rys. 2.

Rys. 2

Model powierzchniowy analizowanej płyty.

Definiowanie właściwości

Zbiór właściwości należy przygotować tak, jak dla modelu bryłowego, tylko trzeba pamiętać o
wprowadzeniu grubości płyty w Edit Section Rys. 3.

Rys. 3

Definiowanie grubości dla płaskiego stanu naprężenia.

Definiowanie

warunków brzegowych i obciążeń

Ponieważ mamy do czynienia z symetrycznie obciążoną, rozciąganą płytą, należy z jednej strony
zablokowa

ć możliwość przemieszczania się płyty na kierunku rozciągania, natomiast z drugiej

stro

ny przyłożyć ciśnienie:

w Create Load

należy wybrać sposób obciążenia jako: Pressure, wskazać włąściwą

krawędź i wprowadzić odpowiednią wartość obciążenia ze znakiem „minus”, żeby
uzyskać rozciąganie Rys. 4.

3 |

S t r o n a

Copyright 2009 dr inż. Jarosław Mańkowski na podstawie: Getting Started with ABAQUS

Rys. 4

Warunki brzegowe i obciążenie.

Tworzenie siatki MES

Przy tworzeniu siatki MES należy wybrać właściwy typ elementów Plane Stress i koniecznie
wyłączyć Reduced Integration.

Siatkę można wykonać na kilka sposobów:

1.

Wkorzystując technikę Free (Mesh→Controls) Rys. 5,a:

a. Element type

– Quad

b. Technique

– Free

oraz

różne algorytmy (Medial axis, Addvancing front).

2.

Wkorzystując technikę Free oraz podział geometrii na podobszary i zmianę wielkości
elementu w miejscu koncentracji naprężeń Rys. 5,b:

a. P

odział na podobszary (Partition→Face→Use shortest path between 2

points)

;

b. Definiowanie

gęstości siatki przez podanie wielkości elementów (Seed→Edge

by size);

c. Definiowanie

gęstości siatki przez podanie ilości elementów oraz stosunku

największego elementu do najmniejszego(Seed→Edge biased).

4 |

S t r o n a

Copyright 2009 dr inż. Jarosław Mańkowski na podstawie: Getting Started with ABAQUS

a)

b)

Rys. 5

Przykłady siatek wykonanych w różny sposób: a) techniką Free, algorytm:

Addvancing front

, średnia wielkość elementu: 10; b).

Analiza wyników

1. Spra

wdzenie wartości reakcji:

a. W

yświetlić reakcje Result→Field Output...

wybrać RF – Reaction force at nodes;

b.

Zapisanie wyników do pliku z podsumowaniem – pozwoli na sprawdzenie sumy
reakcji: Report

→Field Output...

- w oknie dialogowym Report Field Output

– zakładka Variable, z listy Position

wybrać Unique Nodal oraz zaznaczyć RF:Reaction force;
-

przejść do zakładki Setup i w polu name wpisać dowolną nazwę pliku z

rozszerzeniem txt (np.:

plyta1.txt);

-

kliknąć OK. do pliku zostaną zapisane wyniki reakcji w węzłach oraz

podsumowanie;
-

znaleźć na dysku plik (plyta1.txt) i odczytać wartość sumy reakcji (Total, na

końcu pliku).

2.

Sprawdzenie wartości wyniku w konkretnym węźle.
W celu sprawdzenia wartości uzyskanego wyniku (naprężenie, przemieszczenie, wartość
reakcji

– dowolna obliczona wartość w węźle) należy wybrać:

a. Tools

→Query→Probe values

b. w oknie dialogowym Probe Values,
c. z listy Probe

: wybrać Nodes

d.

zaznaczyć symbol szukanej wartość np.: S, Mises

e.

najechać na węzeł i odczytać wartość.

3.

Wyświetlenie naprężeń na kierunku rozciągania:

a.

wybrać Result→Field Output...

b.

w oknie dialogowym Field Output

– zakładka Primary Variable:

- z listy Output Variable

wybrać S – Stres components AT integration points

- z listy Invariant

wybrać Mises

- z listy Component

wybrać S11

-

kliknąć OK.