Politechnika Świętokrzyska

Wydział Zarządzania i Modelowania Komputerowego

Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Opracował: dr Jan Lachowski

Cwiczenie

Belka i Pręt o przekroju prostokątnym, rozciąganie i ściskanie

1. Użycie modułu Part

1. Utworzyć nową część: Part/Create, w oknie dialogowym wybrać:

2. Nazwa (Name): Prosta_belka,

3. Przestrzeń modelowana (Modelling space): ciało trójwymiarowe (3D - three-dimensional),

4. Typ: odkształcalne (deformable),

5. Podstawowa cecha (Base feature): kształt (Shape) - ciało ciągłe (solid), Typ: wytłaczanie (extrusion),

6. Przybliżona wielkość (Aproximate size) - około 0,3 m (0.3 jednostki).

7. Kontynuować definicję belki (Continue); program automatycznie otwiera szkicownik (Sketcher). Szkicownik zawiera zbiór narzędzi, które pozwalają naszkicować dwuwymiarowy profil części. Szkicownikotwiera się, gdy jest tworzona lub edytowana część.

8. Sprawdzić ustawienia w Sketcher options (ikona w przyborniku z lewej strony), Sketch: Grid spacing = 0.01, Show grid: 1 out of 1. Sprawdzić znaczenie tych ustawień na siatce.

9. Naszkicować poprzeczny przekrój belki: narzędzie prostokąt (Rectangle), zaznaczyć kwadrat o boku: 0.03 m. Opuszczamy każde narzędzie (i każdą procedurę) przez kliknięcie prawego klawisza myszy: Cancel procedure.

10. Uwaga: jeżeli zostanie popełnony błąd, to z przybornika wybrać narzędzie do wymazywania (Delete entities) i usunąć błedny obiekt.

11. Zakończyć pracę szkicownika: Done na dole okna.

12. W oknie Edit Base Extrusion ustawić głębokość wytłaczania części: 1 (1 m), zatwierdzić OK

13. Zapisać model: File/Save As ; nadać nazwę np. Pret_pryzmatyczny (nie stosować polskich liter w nazwach definiowanych w ABAQUS'ie!).

2. Użycie modułu Property

1. Definicja materiału: Material/Create, otwiera się okno Edit Material

2. Nazwa materiału: stal lub inaczej w zależności od przyjętego modelu ośrodka

1. Opcja Mechanical/Elasticity/Elastic, stałe sprężystości: moduł Younga w GPa (e9), współczynnik (liczba) Poissona, dla metali przyjąć 0.3 .

2. Opcja Mechanical/Elasticity/Plastic, zakres plastyczny: Yield stress - naprężenie plastyczne w MPa (e6), Plastic strain - odkształcenie plastyczne.

Można zdefiniować różne modele materiału: jeden sprężysty (tylko Opcja Mechanical/Elasticity/Elastic), drugi sprężysto-plastyczny (Opcja Mechanical/Elasticity/Elastic + Opcja Mechanical/Elasticity/Plastic).

Przybliżone parametry materiałowe stali węglowej:

Moduł Younga - 210 GPa, współczynnik Poissona ν = 0.29;

Zakres plastyczny dla stali węglowej:

Naprężenie (stress) [MPa]	280	450	800
Odkształcenie (strain)	0.0	0.1	0.33

3. Można przyjąć inny model materiału podany przez prowadzącego, taki jak miedź, aluminium.

4. Zatwierdzić OK.

5. Definicja własności sekcji (przekroju): Section/Create, pojawia się okno Create section,

1. Nazwa: Belka,

2. Kategoria: Solid,

3. Type: jednorodny (Homogeneous),

4. Continue i wskazać jako Material materiał zdefiniowany wyżej,

5. Kliknąc OK.

6. Przyporządkować zdefiniowaną sekcję do części Prosta_belka.

1. polecenie Assign/Section, zaznaczyć belkę, Done.

2. wybrać sekcję w oknie dialogowym, OK.

3. Użycie modułu Assembly:

1. Assembly (złożenie, zmontowanie modelu), model może posiadać tylko jeden montaż.

2. Utworzenie instancji Instance/Create, zaznaczyć belkę i OK

3. Wykorzystać z przybornika narzędzi: pan, magnify, zoom i auto-fit do sprawdzenia otrzymanego modelu.

4. Użycie modułu Step:

1. (tworzy krok analizy następujący po kroku początkowym - Initial; krok początkowy program generuje automatycznie),

2. utworzenie kroku Step/Create, nazwa: Rozciaganie.

3. wybrać: Static, General,

4. dla materiałów plastycznych zaznaczyć opcję Nlgeom (Nonlinear Geometry),

5. kliknąć Continue,

6. W zakładce przyrost (Incremetation): ustawić przyrost początkowy 0.2 .

7. zmienne określone dla pól mechanicznych, polecenie: Output / Field Output Requests / Edit , zmienne: Stress - S, Strain - EE (odkształcenie sprężyste), PE (odkształcenie plastyczne), PEEQ (odkształcenie plastyczne zredukowane).

5. Użycie modułu Load:

1. Warunki brzegowe, polecenie BC/Create

1. Zdefiniować warunki brzegowe (Boundary Condition), wybrać BC/Create,

2. W oknie dialogowym Create Boundary Condition zaznaczyć krok początkowy Initial (ważne!),

3. Nazwać warunki brzegowe np. Zamocowanie.

4. Ustawić opcje:

1. Category: Mechanical,

2. Types: Displacement/Rotation

3. w oknie dialogowym wybrać do zaznaczenia: U1, U2 i U3 (translacyjne stopnie swobody), oraz RU1, RU2 i RU3 (rotacyjne stopnie swobody),

4. można również zadać określone przemieszczenie dla translacyjnego stopnia swobody, w oknie dialogowym zaznaczyć krok Step-1,

5. zaznaczyć wielkość przemieszczeń: U1, U2 i U3.

5. Kliknąć OK

2. W tym samym module Load definiuje się obciążenie modelu.

1. polecenie Load/Create, wybrać krok Rozciaganie,

2. kategoria: Mechanical, typ: Pressure i Continue,

3. zaznaczyć odpowiednią ściankę modelu i Done

4. w oknie dialogowym wpisać wartość ciśnienia, np. 5e6 (5 MPa), amplituda: ramp, rozkład (Distribution): Uniform (jednorodny.

Uwaga: konieczny jest znak minus dla ciśnienia, kiedy ma być naprężenie rozciągające.

5. lub kategoria: Mechanical, typ: Pressure i Continue,

6. zaznaczyć odpowiednie węzły w modelu i Done

7. w oknie dialogowym wpisać wartość siły, np. 10e3 (10 kN).

6. Moduł budowy siatki (Mesh).

1. Opcja Mesh Controls określa technikę jaką ABAQUS użyje do budowy siatki i kształt elementów.

2. wykonać Mesh/Controls,

3. w oknie dialogowym, zaakceptować Element Shape: Hex, Technique: Structured

4. wybrać typ elementów Mesh/Element Type

5. w oknie dialogowym Element Type zaznaczyc: Element Library: Standard, Geometric Order: Linear, Family: 3D Stress.

6. określić gęstość siatki: Seed/Instance, Edge by Number ustawić na długości belki 25 , na wysokości 5 podziałów,

7. zbudować siatkę Mesh/Instance.

8. sprawdzić czy liczba węzłów nie przekracza 1000, polecenie Tools/Query/Instance Mesh/Apply, w oknie komunikatów będzie wyświetlona liczba węzłów.

7. Budowa zadania analizy w module Job

1. nowe zadanie Job/Create, nazwać np. Tension-Steel,

2. uruchomić zadanie Job/Submit (wykonać),

3. w oknie Job/Monitor można śledzić postęp analizy, analiza jest skończona gdy otrzymamy komunikat: Job nazwa_zadania completed successfully.

8. Moduł prezentacji wyników Visualization

1. po zakończeniu analizy wczytać wyniki symulacji z bazy wynikowej *.ODB (output data base), wykonać polecenie Job/Results

2. wykres konturowy:

1. siatka niezdeformowana Plot/Undeformed Shape, (lub ikona w Tools)

2. siatka zdeformowana Plot/Deformed Shape, (lub ikona w Tools)

3. wykres konturowy Plot/Contours, (lub ikona w Tools)

4. zmiana zmiennej na wykresie Results/Field Output, zmienne do sprawdzenia w badanym modelu to: naprężenia normalne S33, S22, S11, miary wytężenia MISES i TRESCA, odkształcenia sprężyste E33, E22, E11, odkształcenia plastyczne PE33, PE22, PE11.

3. historia wyników:

1. Results/History Output

9. Powtórzyć obliczenia dla rozciągania, ale z obciążeniem przekraczającym granicę plastyczności; zmienić obciążenie: Load/Load/Edit i parametr Magnitude.

10. Powtórzyć obliczenia dla ściskania w zakresie sprężystym.

---