Capitol 8 Laborator SPAR 3D

8/3/2019 Capitol 8 Laborator SPAR 3D

1/14

x

250200

250

y

z

88MMOODDEELLAARREEAA CCUU EELLEEMMEENNTTEE BBAARR

SSPPAAIIAALL DDUUBBLLUU AARRTTIICCUULLAATT::AANNAALLIIZZAA SSTTAATTIICC AA UUNNEEII SSTTRRUUCCTTUURRII

SSPPAAIIAALLEE DDEE SSUUSSIINNEERREE

Prezentarea problemei

Se cere calculul de rezisten al unei structuri spaiale desusinere, alctuit dintr-o reea de bare dublu articulate.Structura este articulat pe coluri i ncrcat cu un sistem defore concentrate. Structura are la baz un sistem de barearticulate spaial prezentat n figura alturat. Ansamblul secompune din structura de baz repetat de cte patru ori pe


2/14

Metoda elementelor finite aplicaii n analiza static cu programul NISA

110

direcia axelor X i Y. ncrcarea are o valoare constant n toate nodurile de 600 N. n figura demai jos este prezentat ntreaga structur:

Modelul real este constituit din bare de seciune tubular asamblate cu ajutorul unor piese delegtur. n realitate, legtura dintre bare nu este o articulaie sferic perfect, ci o asamblare rigidrealizat cu o pies de legtur prezentat n figura alturat:

Cu toate c asamblarea mpiedic local rotirile, datorit faptului c barele sunt suficient de lungi,iar momentele ncovoietoare n legtur sunt neglijabile, mbinarea poate fi considerat articulaiesferic. Prin schematizare i reducerea componentelor structurii la axa fiecrei bare, asamblarea

dintre tije este simplificat ca n figura:

rticulaie sferic

Barele orizontale

Barele nclinate

Noduri articulate sferic pe contur

Noduri ncrcate cu fore concentrate

F = -600 N

4 celule pe direcia X4 celule pe direcia Y


3/14

Capitolul 8 Elementul finit SPAR 3D

111

Descrierea elementului finit

Elementul finit folosit n analiza static este elementul finit bar spaial dublu articulat, tipSPAR 3D. Identificatorul NISA pentru acest tip de element este NKTP=14. Caracteristicileacestui tip de element sunt prezentate n tabelul alturat.

Tipul elementului NKTP=14Tipul analizei Analiz static, dinamic, stabilitate

Grade de libertate nodal 3 pe nod: UZ)UY,(UX, Ordinul elementuluiNORDR

Liniar : 2 (NORDR=1)

Constante reale Proprietile secionale:A aria secional

Proprieti de materialxE modul de elasticitate longitudinal

ncrcri nodale Fore concentrate n sistemul de coordonate globalDeplasri nodale diferite de zero

ncrcri de tip corp ncrcri gravitaionale sau datorate acceleraiilor liniare pedirecia X sau Yncrcri de tip centrifugal n jurul axelor X sau Y

x

Oy

z

nod i

nod j

xi

zi

xj

zj

yi yj

x

y

z Modul de elasticitate logitudinal

Densitate

Coeficient dilatare liniar

E

ArieA

L

Elementul bar este definit prin vectorul nodal { }j,i raportat la sistemul de coordonate globalOxyz n raport cu care este definit vectorul forelor nodale

{ } { }jjjiiiT

ZYXZYXP = ,n care s-au notat cu iX i jX proieciile eforturilor pe direcia axei x, iY i jY , sunt proieciile

eforturilor pe direcia axei y, iar iZ i jZ , sunt proieciile eforturilor pe direcia axei z. Vectorul

deplasrilor nodale este:

{ } { }jjjiiiT

WVUWVUD = ,

n care deplasrile dup direcia X sunt ji U,U , deplasrile dup direcia Y sunt ji V,V , iar

ji W,W sunt deplasrile dup axa z.


4/14


112

N1

Y1

Y2

Z1

Z2

X1

X2N2

nod 1

nod 2

xO y

z

Elementul bar se mai raporteaz unui sistem decoordonate local O , n raport cu care se definesceforturile nodale axiale:

{ } { }jiT

NNp = .

Deplasrile locale se definesc n raport cu axa barei ianume: iu i ju care sunt asociate n vectorul:

{ } { }ji

Tuud = .

Modelarea geometric

Modelul geometric de baz se compune din cele opt liniidrepte, prezentate alturat i definite prin cinci puncte decapt.

Generarea punctelor i liniilor

Succesiunea comenzilor de generare a punctelor este:Geometry Grid

Create XZY Coordinate

XZY-Data Coordonates (x/y/z) 0/0/0

Coordonates (x/y/z) 250/0/0


Q


Coordonates (x/y/z) 125/125/-200

Liniile principale care modeleaz barele sunt generate ca linii drepte, cu ajutorul comenzii de

desenare linie dreapt din menu-urile rapide, ntre punctele: 1-2, 2-3, 3-4, 4-1, 1-5, 2-5, 3-5, 4-5.

1

2

3

4

5

y

z

Modificarea punctului devedere


5/14


113

Pentru vizualizare este indicat s se modifice punctul de vedere cu ajuturul comenzii rapide ORN.Alegerea vederii n care se pot observa cel mai bine toate detaliile se face prin selecia cu mouse-ulpe sgeile din figura alturat.

n urma parcurgerii etapelor descrise n fereastra de desenare trebuie s se regseasc cele 5puncte i 8 linii ca n figura de mai jos. Vizualizarea s-a fcut prin alegerea unui punct de vedereconvenabil.

Grupul generat va fi copiat succesiv, dup direciile x i y cu pasul mm250= . n prima etap

se copiaz dup direcia x cu succesiunea de comenzi:

Desenare linie ntre dou puncte

Liniile modeluluistructurii

Punctele (GRID)modelului structurii


6/14


114

Line Copy

Translation (DX/DY/DZ) {def=0/0/0} > 0/250

Line IDS

Translate

Se selecteaz liniile 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

Click mouse dreapta

Cursor Pick

Geometry option

Number of copies {def=1} > 3

dup care se copiaz punctul cel mai de jos. Pentru copierea punctului 5 nu este necesardefinirea translaiei i nici numrul de copii, deoarece sunt memorate din etapa anterioar:

Grid optionGeometry option Copy

Grid IDS

Translate

Se selecteaz punctul 5

Click mouse dreapta

Cursor Pick

i se obine desenul:

Pentru a continua modelarea, se construiesc liniile ntre punctele 5-6, 6-7, 7-8, i se terg de peecran liniile 4, 15, 16, 17 ca n figura:


7/14


115

tergerea liniilor de pe ecran se face cu ajutorul comenzii ERA din zona meniu-urilor rapide:

Entity SETSERA LIN

Cursor PickExit

Click mouse dreaptaSelecteaz liniile 4, 15, 16, 17

Structura generat se va copia dup axa x cu x=250. Mai nti vor fi copiate liniile prezente peecarn (ACTIVE) :

LineGeometry option Copy

Line IDS

Translate

Execute

Active



dup care se copiaz punctul 5:

tergere entitate de pe ecran


8/14


116

GridGeometry option Copy

Grid IDS

Translate

Se selecteaz punctul 5

Click mouse dreapta

Cursor Pick

i se obine desenul:

Modelul este finalizat desennd elementele paralele cu axa X ntre punctele 5-9, 9-10, 10-11 i

apoi copierea lor dup direcia Y cu o cot Y=250:


9/14


117

LineGeometry option

Copy

Line IDS

Translate

Click mouse dreaptaSelecteaz liniile 117, 118, 119



dup care se comand redesenarea ntregii structuri cu comanda rapid PLO:

PLOT ALLPLO Click mouse dreapta

Elaborarea modelului cu elemente finite

Discretizarea domeniului

Procedeul folosit pentru discretizarea structurii este semiautomat, denumit in programul NISAFEG. Elementele cu care este discretizat structura sunt elemente bar spaial dublu articulat.Fiecare linie a structurii va fi discretizat cu cte un singur element de tip bar articulat.

FEM Mesh Bar/Beam/Spring Number of elements

U-parametric subdivisions (=def)> 1

FEG option

Stiffness - type

Enter stiffness type NKTP (def=12) > 14 Input line IDS ALL Execute

Comanda rapid de

desenare


10/14


118

n urma discretizrii structura este arat ca n figura de mai jos:

Dup discretizare se unesc nodurile coincidente cu ajutorul comenzii MERGE, conformsecvenei urmtoare:

NodesFE generation

Merge nodes

Node managemenent

Node IDS All Execute

Confirm tolerana de suprapunere de 1e-3: Y

dup care se face o compactare a identificatorilor nodurilor:

Compact node IDS Node IDS ExecuteAll

Impunerea condiiilor pe frontier

Condiiile pe frontier impuse sunt: condiii de deplasare i condiii de ncrcare. Structura estearticulat n toate nodurile de pe contur. Articulaiile se modeleaz prin blocarea celor trei gradede libertate de translaie Ux , Uy i Uz .

n modelarea legturilor se definete mai nti natura blocrii, dup care se precizeaz nodurileasupra crora se aplic restriciile. Selectarea nodurilor se face prin selecia unei frontiere careinclude toate nodurile articulate.

Structuradiscretizat

Nodurile suprapuse princomanda MERGE


11/14


119

Boundary condn.FE generation

Displacement

Structural

Add on nodes BC Data

DoneImpune UX, UY, UZ = 0 Node IDS

ExecuteSelecteaza nodurile articulate Click dreapta

ncrcarea este definit de sistemul de fore concentrate de 600 N aplicate pe direcia Z, nnodurile centrale, din partea superioar a structurii. Definirea acestei ncrcri se face princomenzile:

Force / momentStructural Add on nodes BC Data

DoneImpune FZ=-600 N Node IDS

Selecteaza nodurile ncrcate Click dreapta

Nodurilearticulate

Frontiera de selecie anodurilor articulate


12/14


120

Definirea proprietilor secionale

Seciunea curent este tubular cu diametrul exterior de 20 mm i grosimea peretelui de 3 mm.Definirea ariei secionale se face parcurgnd etapele:

FE Model DataFE Generation

Beam sections General section

Add

Selecteaza seciunea eavCircularHOLLOW TUBE

Se introduc D=20 mm, T=3 mm

Save Quit Quit

Definirea caracteristicilor de material

Proprietatea de material care definete complet, n acest exemplu elementul SPAR 3D, din punctde vedere al comportrii elastice este modulul de elasticitate longitudinal Comenzile deintroducere a proprietilor de material sunt urmtoarele:

Noduri ncrcate cu fore concentrate


13/14


121

AddFE Model Data Material Data

Se introduce modulul de elasticitate Ex=2e5 OK QuitFE Generation

Rularea problemei

Pentru rularea problemei se parcurg urmtoarele etape:1. Se seteaz tipul de analiz: STAT (analiz static liniar);2. Se definete prefixul fiierului care conine problema. n acest caz se va nota sp3d.3. Se seteaz salvarea fiierelor binare cu rezultatele analizei statice: sp3d26.dat i sp3d

27.dat.

STAT

NISA Forms

Executive Commands

SAVE / ACCESS Nisa binary files ?

Enter filename prefixOK

NISA

Se introduce sp3d FILE 26 :

ON FILE 27 :

ON OK

Quit

OK

Quit

Numele modelului se definete prin comenzile din secvena urmtoare.

Execution setupNISA Model name Enter model name () :sp3d

Se salveaz fiierul care conine baza de date complet sp3d.dbs i fiierul surs pentru analizastatic sp3d.nis.

WRITEFILES Database file

NISA file

Dup salvarea fiierelor se iese din programul editor grafic cu secvena de comenzi de mai jos. Seignor salvarea bazei de date n forma premergtoare nchiderii aplicaiei.

Prefixul fiierului curezultate


14/14


122

Quit programFILE Management Quitting without saving database. Go ahead ? (Y/N)

Se introduce Y

Pentru analiza static se revine n programul NISA II. Se ncarc fiierul surs pentru analizastatic sp3d.nis, dup care este lansat analiza static liniar-neliniar. Programul identific tipulde analiz dup liniile de comand din fiierul sp3d.nis.

Prelucrarea rezultatelor

Dup analiza static se revine n editorul grafic DISPLAY pentru prelucrarea rezultatelor. Duplansarea editorului grafic se ncarc fiierul cu rezultate sp3d26.dat, conform secvenei urmtoare:

READFILE Post files Selecteaz fiierul sp3d26.dat

Prelucrarea grafic a deplasrilor

Deformata structurii se obine prin selectarea opiunii Deformations. In schema alturat seprezint paii pentru vizualizarea deformatei.

DeformationsPOST Pick deformation RGN

Documents

Capitol 8 Laborator SPAR 3D