Modellazione del calettamento in Patran

Salve a tutti.
Desidero sottoporre alla platea di utenti di Patran presenti sul forum la soluzione da me adottata per un problema che mi sono trovato ad affrontare: la verifica dello stato tensionale di una ruota in acciaio costituita da un anello esterno, calettato a caldo (shrink fitted) sul centro ruota. Il centro ruota presenta dei fori simmetrici rispetto all'asse della ruota ed io ho necessità, applicando dei carichi concentrati sull'anello esterno e dei carichi inerziali (peso e velocità angolare) di conoscere lo stato tensionale del centro ruota in prossimità di questi fori.
Il profilo degli elementi da cui, per rivoluzione, ho ricavato la mesh, è piuttosto complesso. Ho proceduto alla modellazione delle parti su menzionate con elementi 3D (HEXA8 e WEDGE6) e, non avendo padronanza con la definizione dei contatti, ho modellato il tutto in modo da far combaciare i nodi e poter eseguire il comando equivalence, creando di fatto continuità di materiale dove invece vi è calettamento. Ho poi determinato analiticamente la pressione di calettamento ed imposto la stessa sulle facce degli elementi del centro ruota. Ho lanciato poi una analisi statica lineare (SOL101) per ricavare gli sforzi di Von Mises.
Questa modellazione è carente. Avrei il piacere di capire, attraverso i vostri commenti, due cose:
1 - come modellare correttamente in patran gli accoppiamenti con interferenza.
2 - se i risultati ottenuti con la mia modellazione restituiscono uno stato tensionale, in termini di sforzi di Von Mises, peggiorativo.

Non conosco Patran, ma credo proprio che tu debba usare i contatti e una modellazione non lineare, imponendo la variazione di temperatura a step piu' o meno piccoli tali da far covnergere l'analisi.. Anni fa avevo modellato una cosa del genere con un altro FEM e avevo seguito questa via, per niente facile e molto laboriosa.

cacciatorino ha detto:

Non conosco Patran, ma credo proprio che tu debba usare i contatti e una modellazione non lineare, imponendo la variazione di temperatura a step piu' o meno piccoli tali da far covnergere l'analisi.. Anni fa avevo modellato una cosa del genere con un altro FEM e avevo seguito questa via, per niente facile e molto laboriosa.

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Buongiorno cacciatorino, grazie per la risposta.
Si, avevo intuito quanto hai esposto. La modellazione più appropriata comporta la definizione dei contati ed una analisi non lineare la sol400. Questi strumenti, purtroppo, ancora non li padroneggio. Tuttavia, non mi interessa indagare in dettaglio il calettamento, ma solo rappresentarne gli effetti in termini di sforzi di Von Mises, data la interferenza.

Puoi risolvere appieno con la sol101, sia considerando i linear contact, sia utilizzando i Cgap. però vedo che hai patran 2012, che è un po datato. per cui non so se riesco ad aiutarti, credo che per i contatti sia notevolmente cambiato, mentre i C-Gap sono una tecnologia obsoleta, ma perfettamente funzionante per quello che vuoi fare, devi però fare un sistema di coordinate cilindrico e mettere i nodi del modello in questo sistema, in modo che l'apertura chiusa del cgap sia in direzione radiale.
trovi tantissima documentazione sui Cgap, e se non ricordo male c'è una utility in patran per la loro definizione. ci devi lavorare un poco, ti consiglio prima un modello di prova sul piano e poi quello cilindrico, ma certamente è il sistema più efficiente in termini di computazione e risultato.
altrimenti devi creare i contatti, che puoi risolvere anche con la sol 101, che ha i linear contact, in pratica sono una serie di iterazioni lineari della 101, dove l'unica cosa che cambia nelle iterazioni sono i nodi a contatto. però far convergere una soluzione di contatto con nastran non è proprio banale, Tra la 101 e la 400, se non ci sono altre non linearità non cambia praticamente nulla , (la 400 ha enormi potenzialità, ma in questo caso non sono da scomodoare)
Attenzione che il Cgap lavora solo a nodi corrispondenti, ma come è il tuo modello, mi sembra che ci sia anche un metodo per imporre delle distanze fittizie e quindi definire uno forzamento shirnk fit.

Onda ha detto:

Puoi risolvere appieno con la sol101, sia considerando i linear contact, sia utilizzando i Cgap. però vedo che hai patran 2012, che è un po datato. per cui non so se riesco ad aiutarti, credo che per i contatti sia notevolmente cambiato, mentre i C-Gap sono una tecnologia obsoleta, ma perfettamente funzionante per quello che vuoi fare, devi però fare un sistema di coordinate cilindrico e mettere i nodi del modello in questo sistema, in modo che l'apertura chiusa del cgap sia in direzione radiale.
trovi tantissima documentazione sui Cgap, e se non ricordo male c'è una utility in patran per la loro definizione. ci devi lavorare un poco, ti consiglio prima un modello di prova sul piano e poi quello cilindrico, ma certamente è il sistema più efficiente in termini di computazione e risultato.
altrimenti devi creare i contatti, che puoi risolvere anche con la sol 101, che ha i linear contact, in pratica sono una serie di iterazioni lineari della 101, dove l'unica cosa che cambia nelle iterazioni sono i nodi a contatto. però far convergere una soluzione di contatto con nastran non è proprio banale, Tra la 101 e la 400, se non ci sono altre non linearità non cambia praticamente nulla , (la 400 ha enormi potenzialità, ma in questo caso non sono da scomodoare)
Attenzione che il Cgap lavora solo a nodi corrispondenti, ma come è il tuo modello, mi sembra che ci sia anche un metodo per imporre delle distanze fittizie e quindi definire uno forzamento shirnk fit.

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Ciò che dici è molto interessante. Mi piacerebbe approfondire. Inoltre, mi piacerebbe capire se la mia modellazione restituisce un quadro verosimile della realtà fisica. Anche nel caso fosse peggiorativo, la cosa non mi dispiacerebbe perchè ciò è a margine di sicurezza.
Servono più dettagli circa la modellazione?