Modellazione provino danno

Cucurbitacea

Utente poco attivo
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Buonasera a tutti, sono alle prese con la modellazione di un provino in materiale composito (in particolare di un tessuto plain weave) in Patran e mi trovo alle prese con alcuni dubbi. In particolare in uno dei 4 layer del provino è presente un taglio nelle fibre (tale zona interessata dal taglio è stata modellizzata come un laminato con 3 layer con le proprietà del composito e 1 layer con le proprietà della sola matrice in quanto mi sembrava ragionevole sostenere che nella zona del taglio il carico si trasferisca solo grazie alla presenza della matrice). Dall'analisi vorrei ricostruire la posizione del danno utilizzando il campo di strain nei vari ply del laminato ma questi ultimi sono uguali in tutti i ply (ragionandoci su ho attribuito tale risultato al fatto che essendo gli spostamenti lineari nello spessore del laminato gli strain saranno costanti). Pertanto per cogliere eventuali differenze tra gli strain dei singoli ply sarebbe necessario un modello con elementi 3D invece che utilizzare elementi 2D shell?
 

MekIng

Utente poco attivo
Professione: Progettista meccanico
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Ciao,
per prima cosa vorrei porti una mia perplessità, non mi è chiaro perché hai pensato di trovare la posizione della zona danneggiata usando il campo della deformazione e non dello spostamento.. Non perdi "informazioni" valutando la deformazione essendo tale campo ottenuto differenziando quello dello spostamento? Probabilmente sono io che mi sto sbagliando ma è solamente una mia curiosità.

Tornando al tuo quesito, anche secondo me usare degli elementi 3D è una buona idea solo che a quel punto dovresti modellare il danneggiamento vero e proprio (nulla di difficile)
A questo punto andrei a valutare la deformazione ai vertici degli elementi ottenendo una mappa 3D che ti permette ti vedere dove ci sono le zone danneggiate con l'unica pecca che otterrai un andamento singolare nella zona di tuo interesse

Stai sviluppando un sistema di Damage monitoring?
 

Cucurbitacea

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Innanzitutto grazie per la risposta, effettivamente non avevo proprio pensato a considerare gli spostamenti invece che gli strain (così come dici tu dovrei avere un andamento almeno lineare degli spostamenti) proverò a vedere cosa riesco a tirare fuori.

Per quanto riguarda invece la modellazione 3D stavo valutando un po' come fare perchè sono presenti degli elementi solidi "laminati" ma sia a livello di documentazione che di utilizzo non mi sembra troppo chiaro e intuitivo l'impiego, quindi valutavo di modellizzare ogni singolo layer e assegnarli come proprietà quelle di un materiale 3D anisotropo ottenute "ruotando" le propietà del composito. Per modellare il danno vero e proprio intendi assegnare anche in questo caso proprietà di sola matrice agli elementi coinvolti nel taglio?

Si, di fatto dovrei modellare con diverse fedeltà la presenza (nota) del danno per un training di un algoritmo di intelligenza artificiale .
 

MekIng

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Training di un'intelligenza artificiale tramite simulazione, immagino sia per la tesi di laurea!


Comunque anche io modellerei ogni singolo layer con elementi 3D ai quali applicare le proprietà del materiale anisotropo.
Per quanto riguarda modellare la zona danneggiata io non modificavo le proprietà ma mettevo solo una discontinuità nel volume/area (modellazione di una cricca).

Per quanto riguarda l'uso degli spostamenti non capisco perché fai riferimento ad un andamento almeno lineare, intendi dire che usando elementi lineari ti aspetti quel andamento in generale? Oppure anche in prossimità del danneggiamento?
Se non ricordo male, in prossimità della discontinuità, dovresti trovarti un andamento proporzionale a r^0,5 dove r è la distanza dall'apice di essa. La cosa interessante è che tale andamento nel caso di discontinuità tipo cricca è sempre lo stesso per qualsiasi tipo di anisotropia, ovvero è sempre uguale al caso del materiale isotropo anche se poi differisce in valore assoluto di una costante, puoi trovarla e recuperare tutto il materiale già presente in letteratura riguardante i materiali isotropi
 

Cucurbitacea

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Sisi proprio per la tesi ;)

Proverò anche questo approccio di inserire una discontinuità nel materiale non "saldando" i nodi tra di loro.

Con un modello 3D (con 2 elementi lungo lo spessore e con le proprietà corrispondenti al materiale "ruotato" ) per i singoli layer ottengo comunque degli strain molto prossimi allo stesso valore (ma anche qua ragionandoci lo strain dei singoli layer perchè dovrebbe essere diverso se è presente una perfetta adesione tra i layer stessi?). Si ricordo dalla CLT che gli andamenti degli spostamenti fossero lineari lungo lo spessore.
In prossimità del danneggiamento ottengo comunque degli strain maggiori però nel caso in cui sia convolto un layer "interno" tipo il 2° o il 3° gli strain massimi non li ritrovo in questi due layer ma rispettivametne nel 1° o nel 4° come se l'andamento degli strain in questa zona fosse lineare.

Vero, dici per quanto riguarda la tensione all'apice della cricca? Effettivamente non avevo pensato a questo aspetto (e nei vari corsi per la fatica abbiamo trattato soprattutto metalli quindi nei compositi non sapevo valessero gli stessi ragionamenti)

P.S. Buon Ferragosto :)
 

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