Integrazione di Analysis AutoFEM con ShipConstructor
Sulla base di AutoCAD, ShipConstructor è il prodotto software leader per la progettazione delle navi e la costruzione di navi, adottata a livello mondiale. ShipConstructor fornisce gli strumenti necessari per progettare, modellare e preparare la documentazione di produzione per ogni tipo di imbarcazione, che si tratti di una nave, un sottomarino o una piattaforma offshore.
Nel corso di progettazione di una nave o di una struttura in mare aperto, è necessario verificare le caratteristiche di resistenza e rigidità, preferibilmente utilizzando analisi degli elementi finiti. Grazie a dirigere l'integrazione di Analisi AutoFEM e AutoCAD, gli utenti ShipConstructor può ora applicare AutoFEM per eseguire in modo trasparente l'analisi FEA di modelli ShipConstructor.
Come di Analisi AutoFEM v2.2, l'integrazione con ShipConstructor è completa. Lo stock catalogo ShipConstructor 2014 supporta le proprietà meccaniche dei materiali necessari per la FEA, e AutoFEM legge la topologia modello completo direttamente, tra cui:
- Nomi delle parti
- I nomi dei livelli AutoCAD (per le parti del documento corrente)
- I dati sul materiale (nome, grado, ecc.) Se l'utente non li ha specificato, esse verranno prese dalla libreria nativa materiali AutoFEM, utilizzando una tecnica di nome corrispondente.
Impostazioni di integrazione con ShipConstructor
Parti ShipConstructor e tutte le informazioni relative sono acquisiti da AutoFEM e,
se necessario, i materiali ShipConstructor sono abbinati con materiali in biblioteca AutoFEM
Esempio di calcolo di una struttura di ShipConstructor
Prove di verifica di AutoFEM Analisi (degli elementi finiti)
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Esempi di verifica di Analisi AutoFEM |
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Analisi statica |
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Flessione di una trave a sbalzo sotto un carico concentrato |
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Flessione di una trave sbalzo con sezione trasversale a forma di T. |
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Flessione di una trave sottoposta ad un carico uniformemente distribuito |
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Deformazione di un disco bloccato a bordi |
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Piastra quadrata fissa sottoposta ad un carico centrale |
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Piastra quadrata fissa sottoposta ad un carico uniformemente distribuito |
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Serbatoio cilindrico con pareti di spessore unifomre |
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Torsione di un albero a sezione circolare |
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Torsione di una trave a sezione quadrata |
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Barra sospesa verticalmente |
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Analisi statica di un disco solido rotante di spessore uniforme |
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Flessione di una trave a sbalzo sottoposta ad un carico concentrato |
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Trave poggiata su un suolo elastico |
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Deformazione massima di un disco sottoposto ad un carico uniformemente distribuito |
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Deformazione di una trave sottoposta all'azione di tre forze concomitanti |
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Trave sottopposta a trazione |
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Torsione di un albero ad opera di due momenti torcenti |
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Le sollecitazioni e le deformazioni di una piastra ortotropa sottoposta a tensione biassiale |
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Termoelasticità |
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Deformazioni termiche di un mattone 3D |
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Problemi di contatto |
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Contatto tra le lamine di una molla |
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Contatto tra una barra cilindrica e un anello |
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Analisi dell'Instabilità a carico di punta |
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Analisi di deformazione di una trave dritta compressa |
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Analisi di deformazione di una piastra quadrata |
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Analisi di deformazione di una piastra rettangolare |
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Analisi di frequenza |
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Frequenze di vibrazioni naturali non smorzate di una trave a sbalzo |
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Prima frequenza di vibrazione naturale smorzata di una trave a sbalzo |
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Determinazione della prima frequenza di vibrazione naturale non smorzata di un disco |
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Vibrazioni naturali non smorzate di una cupola sferica |
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Vibrazioni naturali non smorzate di un anello a sezione quadrata |
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Frequenze di vibrazione assiale e trasversale della trave a sbalzo sottoposta a carico concentrato |
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Prima frequenza naturale non smorzata di un sistema "molla-massa" |
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Forza di oscillazione armonica |
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Oscillazione forzata di un sistema "molla-massa" |
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Vibrazione di un sistema "molla-massa" oscillante a causa della fondazione |
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Analisi termica |
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Temperatura di una parete multistrato |
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Flusso di calore in una parete sferica |
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Flusso di calore in una parete cilindrica |
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Contatto termico tra le piastre piane |
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Contatto termico tra superfici cilindriche |
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Contatto termico tra superfici sferiche |
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Disco a temperatura costante con una fonte di calore puntiforme al centro |
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Fonte di calore uniformemente distribuita di forma cilindrica posta all'interno del disco |
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Fonte di calore puntiforme al centro di una sfera |
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Intervallo di temperatura di un sistema termico costituito da un dissipatore di alore e un chip |
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Piastra ortrotopica di grafite in temperatura a regime di stato stazionario |
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Gradiente di temperatura in due cilindri con resistenza termica tra loro |
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Gradiente di temperatura in una piastra isotropica a trasmissione di calore per convezione |
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Gradiente termico in un disco isotropico |
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Radiazione di una piastra nell'ambiente esterno |
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Sfera cava radiante all'esterno |
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Campo di temperatura non in regime di stato stazionario in una sfera isotropica |
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Campo di temperatura non in regime di stato stazionario in una sfera isotropica con un traferimento di calore sulla superficie |
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Campo di temperatura non in regime di stato stazionario in una sfera isotropica con convezione sulla superficie |
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Campo di temperatura non in regime stazionario in un cilindro isotropico |
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Campo di temperatura non in regime stazionario in una piastra ortropa |
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Test di verifica basati su elementi finiti triangolari |
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Analisi statica |
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Flessione di una trave a sbalzo sottoposta ad un carico concentrato |
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Flessione di una trave a T |
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Flessione di una piastra sottoposta ad un carico gravitazionale |
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Analisi statica di una piastra rotonda fissata lungo i bordi |
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Piastra quadrata sottoposta ad una forza al centro |
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Piastra quadrata sottoposta ad una forza al centro |
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Serbatio cilindrico con pareti a spessore costante |
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Torsione di un tubo a sezione circolare |
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Analisi statica di un disco solido di spessore costante |
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Deflessione di una trave sottol'azione di tre forze |
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Trave sottoposta all'azione di due forze di trazione |
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Torsione di un tubo sottile sotto l'azione di due momenti torcenti |
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Flessione di una piastra sotto pressione |
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Trave di lunghezza infinita posta su una base elastica |
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Deformazione massima di una piastra rotonda sopposta ad un carico uniformemente distribuito |
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Termoelasticità |
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Deformazioni termiche di una piastra 2D |
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Analisi delle frequenze |
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Frequenze Naturali di Vibrazione di una trave a sbalzo |
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Prima Frequenza Naturale di una trave a sbalzo sottoposta ad una forza di Stiramento Longitudinale |
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Prima Frequenza Naturale di una Piastra Rotonda |
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Vibrazioni Naturali di una Cupola Sferica |
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Vibrazione lungo un anello a sezione quadrata |
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Frequenze di vibrazione assiale e trasversale di una trave sottoposta ad un carico concentrato |
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Analisi di deformazione |
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Analisi di deformazione di una trave verticale compressa longitudinalmente |
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Analisi di deformazione di una piastra quadrata |
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Analisi di deformazione di una piastra rettangolare |
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Analisi di deformazione di un tubo dritto compresso ai lati (superficie) |
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Oscillazioni Armoniche Forzate |
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Oscillazione forzata di una piastra semplicemente appoggiata |
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Vibrazioni di una piastra supportata ia bordi a casua delle oscillazioni nel punto medio |
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Analisi Termica |
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Disco a temperatura costante con una fonte di calore puntiforme al centro |
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Fonte di calore uniformemente distribuita sulla superficie cilindrica interna al disco |
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Flusso di calore in un disco isotropo |
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Diritti d'autore |
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Redatto e tradotto |
2016 AutoFEM Software LLP. All rights reserved.
Nuove funzionalità di AutoFEM Analysis 1.3
Processore FEA - novità
• Un nuovo tipo di problema ad elementi finiti si è presentato, le oscillazioni armoniche forzate. Questo tipo di analisi consente il calcolo dell'ampiezza di oscillazioni forzate costanti in un sistema meccanico sul quale le oscillazioni armoniche agiscono, oppure calcolare lo spostamento in base alle leggi di moto applicate. I risultati delle analisi sono ampiezza, accelerazione e sovraccarichi, con i quali si può stimare la resistenza di una struttura sotto un range di impatti esterni.Questo tipo di calcolo è disponibile anche nella versione AutoFEM Lite.
Un nuovo tipo di problema ad elementi finiti: oscillazioni armoniche forzate
• In aggiunta è possibile condurre analisi statistiche per corpi non fissati nello spazio, il quale diventa uniforme. Nella versione precedente di AutoFEM Analysis, per effettuare analisi statistiche, la struttura doveva necessariamente essere fissata nello spazio. Nella nuova versione, l'utente può utilizzare la modalità "model stabilization" nello spazio, se il modello originale non è sufficientemente fissato nello spazio.
Calcolo di un modello non fissato con forze costanti
• Un nuovo tipo di risultato è stato aggiunto al problema di analisi statistica: la stima dell'errore si stress. Questo tipo di risultato permette la stima della probabilità di errori che potrebbero verificarsi durante il calcolo dello stress. I risultati più attendibili del calcolo numerico hanno un minimo errore di diffusione.
La finestra di Postprocessore con il risultato della stima dell'errore di stress
• Il nuovo tipo di risultato viene aggiunto al problema di analisi statistica: resistenza totale della reazione. Consente di valutare il valore stimato delle forze di reazione, che emergono nel supporto della struttura.
Calcolo delle reazioni vincolari
• Sono stati migliorati gli algoritmi dell'analisi statica non lineare (deformazioni ampie, geometria non lineare). Ora è possibile risolvere il problema utilizzando restrizioni generiche (La versione 1.2 permetteva solo la restrizione "totalmente fissato").
Meshing - novità
• Sono stati migliorati gli algoritmi per la generazione della mesh ad elementi finiti di parti assemblate. In particolare è stato corretto un inconveniente dell'algoritmo che include la generazione di strutture assemblate senza alterare la struttura degli elementi finiti. Un nuovo metodo di generazione è il metodo di default.
Preprocessore - novità
Nuove tipologie di condizioni al contorno:
• Masse addizionali. Questo comando viene usato solo con il carico "Accelerazione". Consente tramite la definizione, nel sistema, di aggiungere carichi addizionali appartenenti ad un certo elemento massivo della struttura, per esempio, come risultato della gravità. Quindi non siamo interessati nel comportamento sollecitato dell'elemento massivo, ma è necessario considerare la sua azione sulle altre parti del sistema. La dimensionalità del problema risolto (numero di equazioni) può quindi essere significante-mente ridotta. La Massa Addizionale può essere utilizzata nei seguenti studi: statico, frequenza, analisi di stabilità e sotto oscillazioni forzate.
Comando "Massa Addizionale" per ridurre la dimensionalità del problema.
• Base Elastica. Questo tipo di restrizione consente di definire l'interazione elastica al bordo del modello. La base elastica viene usata per modellare corpi con speciali tipologie di forze. Per esempio, le fondamenta di un edificio si deformano assieme al terreno sul quale sono poggiate. Altri esempi di corpi di questo tipo sono dighe, ferrovie, ecc.
Rappresentazione di un supporto elastico con AutoFEM Preprocessore.
• La riproduzione di immagini rappresentanti le condizioni al contorno è stata perfezionata. Adesso il valore del carico applicato viene riflesso nei tre studi. Questo, essenzialmente, facilita la percezione del problema ad elementi finiti.
Le condizioni al contorno sono riflesse nei tre studi
• Esclusione delle condizioni al contorno dal calcolo. Una nuova e conveniente possibilità è stata aggiunta per escludere temporaneamente qualsiasi condizione al contorno (forze, vincoli, ecc) dal calcolo, senza rimuoverle definitivamente. Le condizioni al contorno escluse vengono mostrate in grigio nella barra dei menù.
Esclusione temporanea delle condizioni al contorno
• Il comando "Nascondi il corpo" è stato migliorato consentendo di nascondere il corpo temporaneamente dalla finestra di Preprocessore. Ora il corpo nascosto è marcato con una speciale icona nella barra dei menù.
Recupero del comando "nascondi il corpo"
• Il comando di interfaccia è stato aggiornato. Tutti i comandi delle palette di AutoFEM ora sono stati ottimizzati per fornire maggiore spazio alla visualizzazione della parte, così come la finestra interattiva che mostra gli algoritmi correntemente utilizzati. Tutto questo per favorire l'apprendimento ai nuovi utilizzatori.
La nuova interfaccia intuitiva
Postprocessore - novità
• Sensore. Un nuovo oggetto è stato aggiunto per visualizzare i risultati dei punti del modello ad elementi finiti o 3D. Ora tutti gli utenti possono definire il numero di sensori a scelta e usarli per analizzare i risultati. I sensori vengono salvati nel file .dwg. Al sensore può essere aggiunto un commento multi linea che verrà salvato e mostrato nel Report dell'analisi FEA.
Utilizzo del sensore per indicare il valore
• Grafici. Il nuovo tipo di visualizzazione dei risultati è il grafico. Utilizzando un gruppo di sensori si può generare un grafico del cambiamento dei risultati dei sensori. Inoltre può essere generato un grafico con risultati multipli (per esempio, caratteristiche di Ampiezza-Frequenza).
Il grafico di Ampiezza-Frequenza
Il gruppo di sensori per misurare i risultati
Grafico costruito usando i dati dei sensori.
• Un nuove e conveniente attrezzo è stato aggiunto per regolare l'orientazione del modello delle finestre di Preprocessore e Postprocessore. Dal menù contestuale della finestra del PreProcessore, l'utente può selezionare l'orientazione desiderata del modello (similmente alla visualizzazione di AutoCAD).
Il comando per il controllo veloce dell'orientazione del modello
• Il comando per la generazione delle sezioni è stato migliorato. Ora è possibile utilizzare il comando per un preciso posizionamento del centro della sezione e orientare i piani si sezione nello spazio.
Utilizzo del comando per un preciso posizionamento dei piani di sezione
• Salvataggio dei piani di sezione. La configurazione della sezione può essere salvata per assicurare un accesso veloce al set di orientazione dei piani di sezione.
Comando per aggiornare la vista ai piani di sezioni precedentemente salvati
Test di verifica - novità
• Il numero di esempi di verifica che illustrano l'esattezza delle soluzioni del problema sono stati raddoppiati. I problemi di verifica sono ora raggruppati secondo la tipologia di analisi, questo favorisce la ricerca dei problemi per la rispettiva classe.
Tutorial - novità
E' stata aggiunta una nuova lezione finalizzata al modulo "Oscillazioni Armoniche Forzate".
AutoFEM Analisi delle armoniche oscillazioni forzate
Analisi di oscillazione forzata viene eseguita per prevedere il comportamento di una struttura sotto le azioni esterne che cambiano secondo la legge armonica. Queste azioni includono la forza e / o eccitazione cinematica. In aggiunta a ciò, l'impatto dello smorzamento del sistema possono essere prese in considerazione.
Analisi oscillazioni armoniche forzate
L'obiettivo dell'analisi oscillazione forzata è ottenere una dipendenza della risposta del sistema sulla frequenza di azioni esterne. Come risultato di calcoli otteniamo ampiezze di spostamento, accelerazione, vibrazioni e sovraccarico vibrazione alla frequenza preimpostata esterna. Secondo questi risultati, si può ottenere, per una gamma di frequenza, le dipendenze di ampiezze di vibrazione e di accelerazione della frequenza di azioni esterne, il che è importante per la valutazione della stabilità vibrazioni del sistema in questa gamma di frequenza preselezionata.
Controllo di fase del risultato
La rotazione di un albero o mandrino nello stato sbilanciato su supporti elastici può servire un esempio di armonica forza attrattiva. Cinematica eccitazione viene applicata quando i valori delle forze esterne non sono noti, in contrasto con ampiezze di oscillazione di alcuni elementi strutturali che sono noti.
Grafico della ampiezza-frequenza di risposta della struttura
Quando si considera oscillazioni forzate, è importante prendere in considerazione l'impatto delle forze di smorzamento. Il processo di dissipazione dell'energia delle oscillazioni meccaniche, portando a passo-passo delle attenuazione forfettario oscillazioni prodotte del sistema, è denominata "smorzamento". Le forze di smorzamento possono avere diversa origine, vale a dire: l'attrito tra superfici di scorrimento a secco, l'attrito tra superfici lubrificate, attrito interno, l'aria o la resistenza del liquido, ecc Di solito si presume che la forza di smorzamento è proporzionale alla velocità (smorzamento viscoso). Forze della Resistenza che cambiano in base alla legge volontaria, sono sostituiti per equivalenti forze di smorzamento, procedendo dalla condizione che in un ciclo, dissipano la stessa quantità di energia come forze reali.
Finestra di dialogo delle proprietà di studio
I principali risultati del calcolo del modulo di oscillazioni forzate sono i seguenti valori:
- Le ampiezze di spostamento ai nodi di rete degli elementi finiti.
- Accelerazioni vibrate ai nodi di rete degli elementi finiti.
- Sovraccarichi vibrati, definito come il rapporto di accelerazione vibro all'accelerazione caduta libera.
Scaricare video tutorial del modulo AutoFEM Analisi delle oscillazioni
AutoFEM Analisi a Fatica
Il AutoFem Analisi a Fatica è il modulo che viene utilizzato simultaneamente con AutoFEM Static Analysis e permette di valutare le forze agenti su di una struttura sottoposta a carichi ciclici. Questo tipo di carico è usuale in ingegneria meccanica e strutturale. Il problema è che, quando il carico è costante, la forza agente sulla struttura potrebbe rivelarsi sufficiente sopportabile ma se questo il carico è di tipo alternato si può verificare che la struttura si potrebbe danneggiarsi o addirittura deformarsi in modo irreversibile, nonostante l'analisi statica mostri un fattore di sicurezza accettabile. Il modulo di AutoFFEM per l’analisi a fatica consente di calcolare il fattore di sicurezza in funzione del numero di cicli di carico e sulla legge di variazione di ampiezza del carico.
In primo luogo, è necessario risolvere lo studio statico assumendo che i carichi siano costanti. Quindi l'utente può definire parametri di carico ciclico in apposite finestre di dialogo. Questi parametri determinano il tipo di carico (legge di variazione) e numero di cicli.
Prima di eseguire l'analisi di fatica devono essere determinate le Curve SN per il materiale adoperato nel progetto. Per questo scopo viene utilizzato un’apposito Editor di Curve SN.
Sono disponibili un totale di 10 risultati nell’analisi a fatica. Essi possono essere suddivisi in quattro gruppi.
Il "danno" del gruppo include i seguenti risultati:
• danni da tensioni principali;
• danni da stress equivalente;
• danni parte apportati dall’intensificazione degli sforzi;
Il risultato viene visualizzato in percentuale e indica il tasso di danneggiamento della struttura sotto l'effetto di sollecitazioni cicliche specificando il numero e la natura dei cicli di carico.
Il gruppo di "Total Life" include i seguenti risultati:
• durata totale delle tensioni principali;
• durata totale equivalente delle sollecitazioni;
• durata totale di intensificazione delle tensioni.
Il risultato indica il numero minimo di cicli al minuto, in cui si verifica rottura per fatica.
Il gruppo "Coefficiente di sicurezza" include i seguenti risultati:
• fattore di sicurezza per le principali sollecitazioni massime.
• fattore di sicurezza per le sollecitazioni equivalenti;
• fattore di sicurezza per l’intensificazione degli sforzi;
Il gruppo "Biassialità". La biassialità è data dal rapporto degli stress principali, stress minore alternato (diverso da zero) ed lo stress maggiore alternato. Il risultato caratterizza la disuguaglianza delle ampiezze delle tensioni principali nel punto specifico e descrive la distribuzione spaziale delle "irregolarità" in funzione delle tensioni principali nel volume del corpo in ogni punto. Il valore di biassialità pari a 1 corrisponde al caso di stato di sforzo omogeneo nel punto.
Si noti che il modulo per l’analisi a Fatica di AutoFem è disponibile anche in AutoFEM Analisi Lite.