Modelado de elementos finitos para la simulación de la compresión cuasiestática de tubos cónicos corrugados

Para importar y crear las piezas, abra el software de elementos finitos. Para importar la pieza ST, haga clic con el botón izquierdo en Archivo, seleccione Importar y, a continuación, en Pieza. Seleccione el archivo ST y asigne a esta pieza el nombre ST. A continuación, cree el plano inferior de la pieza.

Haga clic con el botón izquierdo en Crear pieza, vaya a Forma y seleccione Shell. Asigne a esta parte el nombre Plano inferior y haga clic con el botón izquierdo en Continuar. Seleccione esta opción para crear un círculo, un centro y un perímetro, y dibuje un círculo con el origen como centro y un radio de 20 milímetros.

Añada el punto de referencia Set-4 al plano inferior de la pieza. Del mismo modo, cree el Plano Superior y añada el punto de referencia Set-5 al Plano Superior de la pieza. Ahora, haz clic izquierdo en Crear material.

Vaya a General, seleccione Densidad en orden e ingrese 7.85 por 10 elevado a menos nueve en Densidad de masa. Haga clic con el botón izquierdo en Mecánico. Seleccione Elasticidad, seguido de Elástico en orden.

Y bajo el módulo de Young y la relación de Poisson, entrada 185, 000 y 0,3 respectivamente. A continuación, haz clic con el botón izquierdo en Mecánico. Seleccione Plasticidad y haga clic en Plástico.

Introduzca los datos en Límite elástico y deformación plástica. Haga clic con el botón izquierdo en Crear sección. Vaya a Categoría, seleccione Shell y haga clic con el botón izquierdo en Continuar.

En Espesor de vaciado, seleccione Distribución nodal. Haga clic con el botón izquierdo en Crear campo analítico. Seleccione Campo de expresión e introduzca la fórmula.

Haga clic con el botón izquierdo en Asignar sección. Elija ST de la interfaz y haga clic con el botón izquierdo en Listo, seguido de Aceptar. Ahora, para ensamblar las partes en un todo, haga clic con el botón izquierdo en Crear instancia. Seleccione ST, Plano inferior y Plano superior, y haga clic con el botón izquierdo en Aceptar. Haga clic con el botón izquierdo en Rotar instancia, seleccione Plano inferior y Plano superior, introduzca a su vez el punto inicial 000 y el punto final 100 del eje de rotación.

Y en Ángulo de rotación, escriba 90. Haga clic con el botón izquierdo en Crear paso, seleccione Dinámico, Explícito y haga clic con el botón izquierdo en Continuar. En Período de tiempo, escriba 0,05 y haga clic con el botón izquierdo en Aceptar. A continuación, haz clic con el botón izquierdo del ratón en Crear salida de historial y selecciona Energía.

Haga clic con el botón izquierdo en Crear salida de historial, vaya a Dominio y seleccione Set-5. Vaya a Variables de salida. Ingrese RF2 U2 y haga clic con el botón izquierdo en Aceptar. Ahora, defina las propiedades de contacto, el tipo y los planos superior e inferior como cuerpos rígidos.

Haga clic con el botón izquierdo en Crear propiedad de interacción. Seleccione Contacto, vaya a Mecánico y seleccione Comportamiento tangencial. En Formulación de fricción, seleccione Penalización y, en Coeficiente de fricción, escriba 0,2.

Haga clic con el botón izquierdo en Crear interacción. Seleccione Contacto general, explícito y, en Asignación de propiedades global, seleccione indProp-1. Haga clic con el botón izquierdo en Crear restricción.

En Tipo, seleccione Cuerpo rígido y elija Plano inferior y Plano superior. Para arreglar el plano inferior y establecer una velocidad de carga descendente de 500 milímetros por segundo en el plano superior, haga clic con el botón izquierdo en Crear condición de límite. En Tipos de paso seleccionado, seleccione Desplazamiento o Rotación.

Levante el Set-4 e ingrese cero en todas las direcciones. Haga clic con el botón izquierdo en Crear condición de límite. Vaya a Tipos para el paso seleccionado.

Seleccione Velocidad o Velocidad angular. Levante el Set-5, ingrese menos 500 en V2 e ingrese cero en la otra dirección. Haga clic con el botón izquierdo en Parte inicial, introduzca 0,8 en Tamaño global aproximado e introduzca 0,08 en Por valor absoluto.

Haga clic con el botón izquierdo en Parte de malla y seleccione Sí. Haga clic con el botón izquierdo en Asignar tipo de elemento, elija la pieza y seleccione Listo. En Biblioteca de elementos, seleccione Explícito y haga clic con el botón izquierdo en OK.To enviar los cálculos y exportar los resultados, haga clic con el botón izquierdo en Crear trabajo, seleccione el modelo que desea calcular y haga clic con el botón izquierdo en Continuar.

Haga clic con el botón izquierdo en Administrador de trabajos, seleccione el modelo que desea calcular y haga clic con el botón izquierdo en Enviar. Seleccione el modelo completado para el cálculo y haga clic con el botón izquierdo en Resultados para ingresar a la visualización. El modo de deformación del ST se obtiene a partir de la visualización.

Con el aumento del factor de variación de espesor k, el modo de deformación del ST cambió de expansión y contracción transversal a plegamiento axial progresivo. El modo de deformación del tubo CT cambió de plegado progresivo en forma de diamante a plegado progresivo en forma circular. Mientras que el tubo DT siempre mantuvo un modo de expansión y contracción transversal.

La fuerza máxima de aplastamiento disminuyó significativamente y la amplitud de la fluctuación de la fuerza se volvió pequeña. Con valores k más altos, el pandeo se produjo más cerca del extremo de carga, donde el espesor de la sección transversal del pliegue de plástico es menor. Por lo tanto, la fuerza máxima de trituración también disminuyó.

La absorción de energía y la absorción específica de energía aumentaron significativamente. Y la eficiencia de la fuerza de trituración aumentó con el aumento de k. Al mismo tiempo, la absorción de energía de los tubos de paredes delgadas cambió ligeramente con el aumento de los valores k, lo que también aumentó la eficiencia de la fuerza de trituración.

Un experimento de compresión cuasiestática en un TC de acero inoxidable impreso en 3D con valor k cero mostró que las curvas de fuerza-desplazamiento del experimento y la simulación coincidían bien, y los patrones de deformación eran casi idénticos.