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Esercitazione di Progettazione Assistita di Strutture Meccaniche 2013 ing. Francesco Caputo, ing. Giuseppe Lamanna Analisi strutturale dinamica di un urto interno vettura. - - Descrizione del problema I componenti sono costituiti da elementi strutturali solidi ed elementi shell, entrambe le categorie di elementi sono in grado di sopportare carichi assiali, flessionali e torsionali. Obiettivi dellanalisi Determinare gli spostamenti di ciascun punto del modello numerico. Verificare il bilancio energetico dellanalisi. Determinare lo stato tensionale dei componenti. Determinare le accelerazioni critiche.

Fig. 1 Urto Interno.

Avvio del programma Avviare il software Hypermesh con user profile Abaqus Explicit. Aprire il file Urto_interno_00_orig.hm Assegnare una descrizione allanalisi Analysis\control cards\HEADING\Title Urto interno testa

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Costruzione del Modello Numerico 1. Definizione dei Collector di tipo Materials

H-bar\(sx)Materials\(sx)create mat name=Plastic color=grigio type=ALL card Image=ABAQUS_MATERIAL (dx)create/edit Nella finestra Card edit inserire le opzioni: Elastic; Plastic - Hardening=Isotropic - Plasticdatacards=2 Inserire le propriet meccaniche del materiale. H-bar\(sx)Materials\(sx)create mat name=Human color=verde type=ALL card Image=ABAQUS_MATERIAL (dx)create/edit Nella finestra Card edit inserire le opzioni: Elastic; Plastic - Hardening=Isotropic - Plasticdatacards=3 Inserire le propriet meccaniche del materiale. 2. Definizione dei Collector di tipo Properties

H-bar\(sx)Properties\(sx)create prop name=Sec_Shell type=ALL card Image=SHELLSECTION material=Plastic (dx)create thickness=4.0 H-bar\(sx)Properties\(sx)create prop name=Sec_solid type=ALL card Image=SOLIDSECTION material=Human (dx)create 3. Aggiornamento dei Collector di tipo Components

H-bar\(sx)Components\(sx)update comps=Testa no card image property=Sec_solid (dx)update H-bar\(sx)Components\(sx)update comps=Montante no card image property=Sec_Shell (dx)update 4. Verifica del di tipo di elemento

Verificare che gli elementi finiti presenti nel modello numerico siano: S4 elementi shell C3D8 elementi solidi

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2D\elem types\(sx)2D & 3D review 5. Analisi delle discontinuit

Tool\edges Elems=All (dx)preview equiv (dx)equivalence NOTE: Attenzione al valore delle tolleranze! 6. Condizioni al Contorno, Definizione dei collector di tipo Load Collector

H-bar\(sx)Load Collectors\(sx)create loadcol name=Vincoli card Image=INITIAL CONDITION (dx)create Vincolare i nodi alla base del montante Analysis/constraints/(sx)create nodes=Selezionare i nodi alle basi del montante Size=500 dof1=dof2=.dof6=0.000 (dx)create Definire un set di nodi Analysis\entity sets name=Nodi_Testa no card image set type: non ordered entity: node Selezionare tutti i nodi del component Testa (dx)create H-bar\(sx)Load Collectors\(sx)create loadcol name=Velocita card Image=INITIAL CONDITION (dx)create/edit Selezionare Initial_Condition_Velocity e successivamente Initial_Condition_Velocity_Nset Nset(1)= Nodi_Testa DOF(1)= 1 value(1)= 50 (dx)return 7. Definizione degli algoritmi di contatto

Prima di procedere alla definizione dei contatti assicurarsi che le normali degli elementi shell (Montante) siano dirette nel verso uscente dal montante. In caso contrario correggerne la direzione.

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Scheda Utility\Contact Manager

Fig. 2 Abaqus Contact Manager.

Definire un nuovo contatto (New) Name: Testa_Montate Type=Contact pair

Fig. 3 Contact pair.

Surface: New Name=Cont_Testa Type=Element based (dx)create Define surface for: 3D solid, gasket Select elemets: selezionare tutti i nodi della testa (dx)proceed Select faces by: Node on faces selezionare tutti i nodi della testa (dx)proceed Add Close Surface: New Name=Cont_Montante Type=Element based (dx)create Define surface for: 3D shell, membrane, rigid Select elemets: selezionare tutti i nodi del montante (dx)proceed Add Close Nella finestra Contact pair (fig. 3) attivare lopzione Surface interaction e scegliere New

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Name=Attrito Nella finestra Surface Interaction attivare lopzione Friction Nella scheda Friction Friction Coeff=0.3 (dx)Ok Nella finestra Contact pair definire i parametri di contatto come segue: Master=Cont_Testa Slave=Cont_Montante Surface interaction=Attrito (dx) 8. Definizione Parametri di Output

Analysis\output blocks name=Output_1 (dx)create (dx)edit Attivare le opzioni Output

Variable Time_Interval=0.0005

Field_History=FIELD (dx)return Analysis\output blocks name=Output_2 (dx)create (dx)edit Attivare le opzioni Output

Variable Time_Interval=0.0005

Field_History=HISTORY (dx)return 9. Definizione del tipo di Analisi numerica

Analysis\load steps name=Impatto loadcols= - outputblocks=Output_1, Output_2 groups=Testa_Montante (dx)create (dx)edit impostare i seguenti parametri StepParameters Nlgeom Dynamic Tperiod=0.030 (dx)return 10. Salva/Esporta

Salvare il file in formato .hm allinterno della cartella /Urto_Interno

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Menu/File/Save As name=Urto_Interno_01.hm Esportare il file in formato .inp allinterno della cartella / Urto_Interno /Run1 Export Solver Deck name=Urto_Interno_r01.inp Export=All Export Soluzione Numerica 11. Esecuzione numerica in background

Copiare il file abaqus.bat nella cartella di esecuzione (/run) (abaqus.bat reperibile nella cartella di istallazione del software Abaqus: C:\Program Files\Abaqus\Commands) Avviare una finestra con il prompt dei comandi (prompt nella cartella /run) Avviare lesecuzione numerica in modalit batch con il seguente comando: abaqus job=nome_file interactive Attendere lesito dellanalisi numerica Post Processo Avviare il software Abaqus Viewer Aprire il file Urto_Interno_r01.odb Verificare il bilancio energetico dellanalisi. Menu Results\History Output Selezionare: Internal energy; Kinetic energy; Total energy of the output sets Plot Individuare listante della simulazione critico. In tale istante: determinare gli spostamenti di ciascun punto del modello numerico

Menu Results\Field Output U Spatial displacements at nodes Invariant: Magnitude

determinare lo stato tensionale dei componenti

Menu Results\Field Output S Stress components at integration points Invariant: Mises

determinare le accelerazioni critiche

Menu Tools\XY Data\Create ODB field output A Spatial acceleration; Magnitude Scheda Elements\Nodes Method: Pick from viewport Edit selection Selezionare un nodo sulla fronte della testa Done Plot