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MODELLAZIONE IBRIDA IN ABAQUS CAE

La meshatura è sempre stata considerata l’attività più dispendiosa in termini di tempo nella fase di preelaborazione della simulazione, il che è anche vero. Tuttavia, la geometria complessa è considerata l’unica ragione delle lunghe ore di meshing. Il compito diventa più arduo per i modelli espliciti, in cui la meshatura esaedrica è la priorità per evitare il collasso degli elementi e la stabilità del modello durante la risoluzione.

Il lavoro di meshing può essere complesso anche per la geometria semplice. Uno di questi scenari è una mesh ibrida in cui sono coinvolte più topologie di elementi. Esempi comuni sono le strutture a nido d’ape e le strutture civili con rinforzi. In queste situazioni può essere molto difficile stabilire manualmente la connettività nodale tra elementi di topologie diverse.

Questo problema può essere affrontato da Abaqus CAE, che offre una funzione di mesh ibrida automatizzata. Questa tecnica richiede all’utente di definire le pelli e i longheroni prima della meshatura. Questi skin e stringer forniscono il supporto per la generazione di elementi shell e beam che vengono fusi nelle posizioni nodali agli elementi solidi continuum sottostanti. Il risultato è un’unica maglia ibrida composta da una matrice tridimensionale di elementi solidi continui, gusci bidimensionali per la pelle e travi monodimensionali per i rinforzi.

In questo blog mostreremo il processo passo dopo passo di questa mesh ibrida in Abaqus CAE.

Prendiamo l’esempio di una matrice a blocchi 3D in verde che ha due pelli in alto e in basso in bianco e quattro longheroni sui bordi verticali in rosso.

FASE1: Definire il blocco 3D e dargli un nome. Definire le proprietà dei materiali individuali per la matrice, la pelle e il longherone. Questo è il metodo convenzionale di definizione del materiale.

FASE2: vada al modulo delle proprietà in CAE. Utilizzi gli strumenti come mostrato per definire una pelle con due supporti per le facce e un longherone con quattro supporti per i bordi. Una volta fatto, dovrebbero apparire nell’albero della cronologia.

FASE3: Definisca una sezione solida per la matrice 3D, una sezione guscio per la pelle e una sezione trave per i longheroni. Assegna queste sezioni alle rispettive geometrie utilizzando tre assegnazioni di sezione. Utilizzi i parametri dello spessore e della sezione trasversale della trave come appropriato. Per il problema dato, ho utilizzato un guscio di 2 mm di spessore e offset nella direzione appropriata e una trave circolare di 1 mm di raggio.

FASE4: Questa è un’informazione importante che è facile perdere. Definisca il vettore di orientamento della trave per i longheroni, come mostrato di seguito. Questa funzione si trova nel modulo delle proprietà. CAE chiederà all’utente di definire il vettore “n1” che non deve coincidere con la direzione della trave. Il vettore “n1” viene proiettato su un piano normale ai longheroni e viene considerato come la direzione del momento massimo principale dell’area del profilo trasversale.. In questo problema, la Z globale è la direzione dei longheroni. Sia la X globale che la Y globale possono essere considerate come definizioni convenienti di n1, poiché la sezione trasversale è circolare. Tuttavia, nel caso di sezioni come il canale C, il canale I o il canale L, il vettore n1 deve essere definito correttamente per orientare correttamente il canale nello spazio.

FASE5: Esegua il rendering della geometria per assicurarsi che la pelle e il longherone siano definiti correttamente. Vada alle opzioni di visualizzazione della parte dal menu a tendina ‘vista’ e controlli le opzioni di idealizzazione come mostrato.

Se tutto è corretto, il modello dovrebbe apparire come di seguito:

FASE6: Il modello è ora pronto per la meshatura. Si tratta di un po’ di lavoro di pre-mesh, ma ora l’utente non deve preoccuparsi di mescolare individualmente la pelle e le travi e la connettività nodale. Basta mescolare la matrice 3D come di consueto. Le maglie corrispondenti per la pelle e il longherone vengono definite automaticamente e collegate alla matrice di blocchi 3D.

FASE7: Esegua una query sugli elementi per vedere tutte le topologie degli elementi. Per questo modello, i dettagli degli elementi sono i seguenti. Il modello è ora pronto per le fasi successive della simulazione.

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