Analisi dinamica lineare o non lineare?

Alessandro.ale

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: Solidworks
Regione: Lazio
Salve a tutti. Appena iscritto al forum. Premetto che ho poca esperienza con il software SW.
Sto progettando un accesso ottico (finestra in quarzo + holder della finestra in acciaio legato) alla camera di combustione di un motore. Il sistema è quindi sottoposto, per ogni ciclo, ad un carico di pressione variabile che dura una frazione di secondo e che ha un picco di 50 bar (molto più basso rispetto ai carichi di snervamento dei materiali). Questo carico l'ho inserito come una pressione funzione del tempo, con tanto di curva temporale e va applicato una sola volta (non in maniera ripetuta, cioè più cicli nel tempo).

Ora, quale delle simulazioni DINAMICA LINEARE e DINAMICA NON LINEARE (che a mio parere sono le più affidabili per questo caso) rispecchiano di più secondo voi la realtà?

Ho avviato, per curiosità, più simulazioni:
1) Da quelle statiche lineari sono stati ottenuti risultati positivi (cioè l'accesso ottico reggerebbe il carico);

2) Lineari dinamiche: ne ho girate tante e con mesh sempre più accurate e mi hanno dato risultati tutti simili tra loro, diversi ovviamente dalla simulazione statica (Von Mises molto più bassi) ma comunque positivi.

3) Non lineari dinamiche: alto tempo di simulazione, in alcuni casi prevedevano Von mises oltre la soglia di snervamento per il quarzo, con in generale valori di Von Mises di 1-2 ordini di grandezza superiore a quelli delle prove dinamiche lineari.

Il problema è che l'unica cosa che è non lineare è il carico, il resto è tutto lineare (materiale, geometria ecc.)

Scusate forse ho chiesto più di quello che potevo chiedere. Grazie in anticipo.

Saluti.
 

Stan9411

Utente Junior
Professione: System Engineer
Software: PTC Creo parametric, Matlab
Regione: Lombardia
Di te. Nel profilo c’e scritto che sei studente ma chiarire cosa stai facendo aiuta a tarare le risposte.

Comunque, vorrei ragionare un attimo. A mio avviso, il fatto che tu abbia un carico funzione non lineare del tempo non implica assolutamente la necessità di una analisi dinamica non lineare. Quel tipo di solutori è necessario quando ci si misura in analisi che presentano condizioni al contorno complessi, campi di forza che sono funzioni di grandezze dinamiche, necessità di valutare eventuali plasticizzazioni del materiale.
L’esempio tipico di tutto ciò è la simulazione di crach test: il carico è funzione non lineare del tempo (prima dell’impatto non c’e, poi idealmente c’e un gradino), della velocità del veicolo, delle rigidezze degli oggetti in gioco e di molti altri parametri; si vuole volutamente andare oltre il limite di snervamento del materiale, per questo è necessario valutare il comportamento non lineare del sistema.

Ora tu hai un pannello, sottoposto ad una storia di carico nota e, per di più, ciclica.
Dal mio punto di vista:
- analisi statica lineare con il carico massimo
- analisi statica a fatica con carico massimo e medio a vita infinita e criterio che ti sembra più opportuno (il classico è gough-pollard)

Fammi sapere che ne pensi.
 

Alessandro.ale

Utente poco attivo
Professione: Studente
Software: Solidworks
Regione: Lazio
Di te. Nel profilo c’e scritto che sei studente ma chiarire cosa stai facendo aiuta a tarare le risposte.

Comunque, vorrei ragionare un attimo. A mio avviso, il fatto che tu abbia un carico funzione non lineare del tempo non implica assolutamente la necessità di una analisi dinamica non lineare. Quel tipo di solutori è necessario quando ci si misura in analisi che presentano condizioni al contorno complessi, campi di forza che sono funzioni di grandezze dinamiche, necessità di valutare eventuali plasticizzazioni del materiale.
L’esempio tipico di tutto ciò è la simulazione di crach test: il carico è funzione non lineare del tempo (prima dell’impatto non c’e, poi idealmente c’e un gradino), della velocità del veicolo, delle rigidezze degli oggetti in gioco e di molti altri parametri; si vuole volutamente andare oltre il limite di snervamento del materiale, per questo è necessario valutare il comportamento non lineare del sistema.

Ora tu hai un pannello, sottoposto ad una storia di carico nota e, per di più, ciclica.
Dal mio punto di vista:
- analisi statica lineare con il carico massimo
- analisi statica a fatica con carico massimo e medio a vita infinita e criterio che ti sembra più opportuno (il classico è gough-pollard)

Fammi sapere che ne pensi.


Ciao Stan. Grazie della risposta, sono uno studente in ingegneria meccanica di Roma. Al momento sto facendo la tesi di magistrale sul miglioramento dei processi di combustione magra (con eccesso d'aria) ed è la prima volta che utilizzo solidworks.

Il vetro prismatico rettangolare di quarzo che dà sulla camera di combustione + holder di acciaio sottostante (che non si affaccia sulla camera di combustione) non è sottoposto a fatica. La finestra poggia sul suo holder in acciaio ed insieme sono a contatto con le pareti metalliche del foro rettangolare in cui è inserita. Il ciclo di combustione viene eseguito ma una volta ogni 2-3 minuti, c'è quindi una pausa durante la quale la camera viene pulita ed il sistema non è sottoposto a carichi.

La max temperatura raggiunta sulla finestra in quarzo è sui 100°C, temperatura che non credo influenzi molto il suo carico di snervamento e rigidezza, anche se su internet ancora non ho trovato molto di dettagliato a riguardo. C'è quindi un carico termico ma ecco non credo sia così influente.

Okay per l'analisi non lineare dinamica, era in sostanza per provare e vedere cosa succedesse

Dall'altra parte, ho pensato di usare un'analisi lineare dinamica perché pensavo fosse quella più vicina alla realtà del fenomeno. Lineare perché i materiali hanno un comportamento lineare e poi dinamica perché così potevo mettere un carico funzione del tempo, cosa che con l'analisi statica non potevo fare. Mi è venuto in mente di mettere un carico dinamico in quanto la velocità di applicazione del carico influenza la risposta del materiale, cosa di cui però solidworks non credo ne tenga conto adesso che ci penso, cioè non so quali siano tutte le sue impostazioni e parametri, vanno messi nei dati del materiale suppongo, ma il fatto è che dove cacchio li posso prendere dati simili? XD Non credo siano disponibili.

Ho condotto anche analisi statiche lineari a carico massimo (anche più alto del massimo, per motivi di sicurezza) e la struttura reggerebbe.

l fatto è che non so come muovermi e quanto affidarmi alle simulazioni se ci metto tante semplificazioni.
 

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