Name: Modelowanie metodą elementów skończonych do symulacji quasi-statycznego ściskania rur stożkowych karbowanych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-06T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 34 s
Description: Poznaj metodę elementów skończonych do symulacji ściskania rur stożkowych karbowanych. Analiza gradientu grubości pozwala zoptymalizować absorpcję energii i tryby deformacji w inżynierii mechanicznej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Pierwszy autor chciałby podziękować za granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (nr 52078152 i nr 12002095), Programu Ogólnego Planu Nauki i Technologii w Kantonie (nr 202102021113), Funduszu Rządowo-Uniwersyteckiego w Kantonie (nr 202201020532) oraz Miejskiego Projektu Nauki i Technologii w Kantonie (Grant nr 202102020606).

1. Tworzenie powierzchni w oprogramowaniu CAD
<ol>
	<li>Otwórz oprogramowanie CAD (patrz Tabela materiałów), kliknij lewym przyciskiem myszy Plik, kliknij lewym przyciskiem myszy Nowy i wybierz Część.</li>
	<li>W części 1 kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Góra i wybierz pozycję Pokaż.</li>
	<li>Utwórz nową płaszczyznę: Naciśnij Ctrl i kliknij lewym przyciskiem myszy, aby wybrać płaszczyznę górną i przeciągnij ją w górę. Wprowadź 30 mm jako Odległość odsunięcia i zmień nazwę płaszczyzny na "Dolna".</li>
	<li>Utwórz szkic na płaszczyźnie "Góra".
	<ol>
		<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy Góra i wybierz Szkic, aby utworzyć Szkic 1. Wybierz Krzywa sterowana równaniem w Splajn szkicu.</li>
		<li>Wybierz opcję Parametryczny w polu Typ równania. Wprowadź parametry zgodnie z tabelą 1. 
		UWAGA: W tym kroku generowany jest kształt szkicu górnej płaszczyzny. Na przykład, jeśli ktoś chce utworzyć CT, wprowadź 7,21 x sin(t), 7,21 x cos(t), 0 i 2 x pi w tabeli 1 w tym kroku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Utwórz szkic na płaszczyźnie "Na dole".
	<ol>
		<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy na Dół i wybierz Szkic, aby utworzyć Szkic 2. Wybierz opcję Krzywa sterowana równaniem w Splajn.</li>
		<li>Wybierz opcję Parametryczny w polu Typ równania. Wprowadź parametry zgodnie z tabelą 1. 
		UWAGA: W tym kroku generowany jest kształt szkicu dolnej płaszczyzny. Na przykład, jeśli chcesz utworzyć CT, wprowadź 12,5 x sin(t), 12,5 x cos(t), 0 i 2 x pi w tabeli 1 w tym kroku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wygeneruj powierzchnię.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy powierzchnię wyciągniętą po profilach. Wybierz Szkic 1 i Szkic 2 w Profilach, a następnie wybierz OK (patrz Plik uzupełniający 1).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórz powyższe kroki (kroki 1.1-1.6), aby wygenerować trzy rodzaje powierzchni (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A) i nazwij je CT, ST i DT, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 1A. 
	UWAGA: W krokach 1.4.4 i 1.5.4 utworzono szkice odpowiednio górnej i dolnej płaszczyzny, a w kroku 1.6 połączono szkice górnej i dolnej płaszczyzny w celu utworzenia powierzchni. Różnica między trzema płaszczyznami znajduje się w szkicu kroku 1.4.4 i kroku 1.5.4.</li>
</ol>
2. Budowanie modelu w oprogramowaniu elementów skończonych
UWAGA: Quasi-statyczny model kompresji ST z k = 0,9 jest tutaj opisany jako przykład. Modele elementów skończonych trzech typów rur są dokładnie takie same. W związku z tym należy importować różne typy probówek w kroku 2.1.1, a krok 2 należy powtórzyć, aby uzyskać wszystkie wyniki.
<ol>
	<li>Części: Importuj i twórz części.
	<ol>
		<li>Otwórz oprogramowanie elementów skończonych (patrz Tabela materiałów). Zaimportuj część "ST": kliknij lewym przyciskiem myszy Plik > Importuj > część w kolejności. Wybierz plik ST i nazwij tę część "ST" (patrz Plik uzupełniający 2).</li>
		<li>Utwórz część "Dolna płaszczyzna": Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz część. W obszarze Kształt wybierz Powłoka, nazwij tę część "Dolna płaszczyzna" i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj. Wybierz opcję Utwórz okrąg: środek i obwód, a następnie narysuj okrąg z początkiem układu współrzędnych jako środkiem i promieniem 20 mm. Dodaj zestaw punktów odniesienia4 do elementu "Płaszczyzna dolna".</li>
		<li>Utwórz część "Płaszczyzna górna": Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz część. W obszarze Kształt wybierz Powłoka, nazwij tę część "Górna płaszczyzna" i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj. Wybierz opcję Utwórz okrąg: środek i obwód, a następnie narysuj okrąg z początkiem układu współrzędnych jako środkiem i promieniem 20 mm.Dodaj zestaw punktów odniesienia5 do elementu "Płaszczyzna górna".</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Właściwość: Zdefiniuj właściwości materiału i przypisz materiał do przekroju.
	<ol>
		<li>Utwórz właściwości materiału. 
		UWAGA: Trzy rodzaje rur mają te same właściwości materiałowe.
		<ol>
			<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz materiał > Ogólna gęstość > w kolejności i wprowadź "7.85E-09 (7.85 x 10−9)" w sekcji "Gęstość masy". 
			UWAGA: Właściwości materiału są uzyskiwane z wcześniej opublikowanych raportów41 z tymi samymi materiałami, a wprowadzenie do materiałów znajduje się w sekcji dyskusji.</li>
			<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Mechanical > Elastic > Elastic w kolejności, a w sekcji Moduł Younga i Współczynnik Poissona wprowadź odpowiednio "185 000" i "0,3".</li>
			<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy na Mechanical > Plasticity > Plastic w kolejności i wprowadź dane pobrane z Rysunek 2 w "Granicy plastyczności" i "Odkształceniu tworzywa sztucznego".</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przypisz sekcję.
		<ol>
			<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz sekcję, w sekcji "Kategoria", wybierz Powłoka i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj.</li>
			<li>W sekcji "Grubość skorupy" wybierz Rozkład węzłowy, kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz pole analityczne, wybierz Pole wyrażenia i wprowadź formułę "0,44 − 0,9/100 x (Y − 15)". 
			UWAGA: Wzór służy do zmiany grubości rury w kierunku wysokości i uzyskania gradientu grubości. Współczynnik zmienności grubości k jest zdefiniowany tak, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 1C, który wskazuje zmianę grubości na jednostkę wysokości. Ponadto grubość połowy wysokości jest ustawiona na stałą wartość (tj. th/2 = 0,44 mm), dzięki czemu grubość pozostałych wysokości można wyprowadzić ze środkowej wysokości: 
			0,44 − k/100 × (Y − 15) 
			gdzie Y to kierunek wysokości w oprogramowaniu.</li>
			<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Przypisz sekcję, wybierz ST z interfejsu, kliknij lewym przyciskiem myszy Gotowe i kliknij lewym przyciskiem myszy OK.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Montaż: Złóż części w całość.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz instancję i wybierz ST, Płaszczyzna dolna i Płaszczyzna górna. Następnie kliknij lewym przyciskiem myszy na OK | Obróć instancję i wybierz Płaszczyzna dolna i Płaszczyzna górna. Wprowadź kolejno punkt początkowy (0, 0, 0) i punkt końcowy (1, 0, 0) osi obrotu, a następnie wprowadź wartość 90 w polu Kąt obrotu. Kliknij lewym przyciskiem myszy Translate Instance, wybierz Top Plane i wprowadź kolejno punkt początkowy (0, 0, 0) i punkt końcowy (0, 30, 0) wektora translacji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Krok: Utwórz krok analizy i ustaw elementy wyjściowe historii.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz krok, wybierz Dynamiczny, Jawny i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj. W polu Okres czasu wprowadź 0,05 i kliknij lewym przyciskiem myszy OK. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz wyjście historii i wybierz Energia.</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz wyjście historii; w sekcji "Domena" wybierz Set5, w sekcji "Zmienne wyjściowe" wpisz "RF2, U2" i kliknij lewym przyciskiem myszy OK.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Interakcja: Ustawić właściwości i typ kontaktu, a następnie ustawić górną i dolną płaszczyznę jako ciała sztywne.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz właściwość interakcji i wybierz Kontakt. W sekcji "Mechaniczne" wybierz Zachowanie styczne, w sekcji "Formuła tarcia" wybierz Kara, a w sekcji "Współczynnik tarcia" wpisz "0,2".</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz interakcję, wybierz Kontakt ogólny (jawny), a następnie w sekcji "Globalne przypisanie właściwości" wybierz intProp-1.</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz wiązanie, w sekcji "Typ" wybierz Ciało sztywne i wybierz Płaszczyzna dolna i Płaszczyzna górna.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Załaduj: Zamocuj dolną płaszczyznę i ustaw prędkość ładowania w dół 500 mm/s na górnej płaszczyźnie.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz warunek brzegowy, w sekcji "Typy dla wybranego kroku" wybierz Przemieszczenie/Obrót, wybierz zestaw4 i wprowadź 0 we wszystkich kierunkach.</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz warunek brzegowy, w sekcji "Typy dla wybranego kroku" wybierz Prędkość/Prędkość kątowa, wybierz zestaw5, wprowadź −500 w polu "V2" i wprowadź 0 w przeciwnym kierunku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Siatka: Tworzenie siatki i określanie typów elementów. 
	UWAGA: Krok 2.7 jest ważny w analizie elementów skończonych. Struktura zazębia się w skończoną liczbę elementów, dla każdego elementu zakłada się odpowiednie rozwiązanie aproksymacji matematycznej, a następnie wyprowadza się i rozwiązuje warunki równowagi dla całej konstrukcji, aby uzyskać rozwiązanie problemu.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy część początkową, wprowadź 0,8 w polu "Przybliżony rozmiar globalny" i wprowadź 0,08 w polu "Według wartości bezwzględnej". Kliknij lewym przyciskiem myszy część siatki i wybierz Tak.</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy Przypisz typ elementu, podnieś część i wybierz Gotowe. W sekcji "Biblioteka elementów" wybierz Jawne i kliknij lewym przyciskiem myszy OK.</li>
		<li>Powtórz krok 2.7, aby utworzyć siatkę trzech części CT, ST i DT. Model elementów skończonych ST jest pokazany w <silna klasa="xfig">Rysunek 3.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zadanie: Prześlij obliczenia i wyeksportuj wyniki.
	<ol>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Utwórz zadanie, wybierz model do obliczenia, a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Kontynuuj. Kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Menedżer zadań, wybierz model do obliczenia, a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Prześlij.</li>
		<li>Wybierz ukończony model do obliczeń i kliknij lewym przyciskiem myszy na Wyniki, aby przejść do Wizualizacji. Postać odkształcenia ST (k = 0,9) uzyskuje się z wizualizacji. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz datę XY. Wybierz dane wyjściowe historii ODB i kliknij Wykres, aby wykreślić krzywą siła-przemieszczenie ST (k = 0,9).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W kroku 2, kroku 2.1.1 mają trzy opcje strukturalne, a krok 2.2.2.2 ma sześć możliwości wyboru współczynnika zmienności grubości (k), podczas gdy pozostałe kroki są takie same. Dlatego powtórz powyższe kroki 18 razy, aby uzyskać tryby odkształcenia i krzywe siła-przemieszczenie dla 18 modeli, jak pokazano na Rysunek 4, <silna klasa="xfig">Rysunek 5, <silna klasa="xfig">Rysunek 6, <silna klasa="xfig">Rysunek 7, <silna klasa="xfig">Rysunek 8. Ponadto wskaźniki oceny zderzeniowości są uzyskiwane z krzywej siła-przemieszczenie za pomocą równań 1-4, jak pokazano w <silna klasa="xfig">Rysunek 9, <silna klasa="xfig">Rysunek 10, <silna klasa="xfig">Rysunek 11 i Tabela 2. 
	UWAGA: Wprowadzenie wskaźników oceny odporności zderzeniowej i równań 1-4 znajduje się w reprezentatywnych wynikach.</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Właściwości quasi-statycznego ściskania rur stożkowych zbadano za pomocą analizy elementów skończonych. Zaprojektowano dwa nowe typy karbowanych rur stożkowych o zmiennej grubości ścianek i zbadano ich zachowanie podczas quasi-statycznego ściskania. W symulacjach quasi-statycznego ściskania konieczna jest weryfikacja kilku istotnych kroków i ustawień.
Parametry materiałowe stanowią podstawowe wymagania dla obliczeń metodą elementów skończonych (krok 2.2.1 protokołu). W niniejszym badaniu param...

Odporność na zderzenia jest istotnym problemem dla lekkich samochodów, a cienkościenne konstrukcje są powszechnie stosowane w celu poprawy odporności na zderzenia. Typowe konstrukcje cienkościenne, takie jak rury okrągłe, mają dobrą zdolność pochłaniania energii, ale zwykle mają duże siły szczytowe i wahania obciążenia podczas procesu kruszenia. Ten problem można rozwiązać, wprowadzając pofałdowania osiowe1,2,3. Obecność pofałdowań pozwala rurze na plastyczne odkształcanie i składanie zgodnie z wcześniej zaprojektowanym wzorem pofałdowania, co może zmniejszyć siłę szczytową i wahania obciążenia4,5. Jednak ten stabilny i kontrolowany wzór odkształceń ma wadę: spada wydajność absorpcji energii. Aby poprawić absorpcję energii osiowych rur falistych, naukowcy wypróbowali wiele metod, takich jak użycie funkcjonalnego projektu gradientu w długości fali6,7 i amplitude8, przy użyciu pianki wypełniającej9,10, tworzenie struktur wielokomorowych i wielościennych11, oraz formowanie rur kombinowanych12.
Ponadto, badacze zaprojektowali boczne rury faliste, wprowadzając pofałdowania do przekroju poprzecznego okrągłych rur13,14,15,16. Istnienie bocznych pofałdowań znacznie poprawia wydajność absorpcji energii przez rurę17,18,19. Eyvazian et al.20 porównali odporność zderzeniową bocznych rur karbowanych i zwykłych okrągłych rur i wykazali, że boczne rury karbowane mają lepszą zdolność pochłaniania energii. Jednym z powodów tej obserwacji jest to, że boczne pofałdowanie wzmacnia ściankę rury, co czyni ją bardziej odporną na składanie z tworzywa sztucznego. Ponadto falista ścianka plastikowej części składanej spłaszcza się, a to spłaszczenie również pochłania energię. Wadą tego typu rury jest jednak duża początkowa siła szczytowa, a ta duża siła początkowa może poważnie wpłynąć na bezpieczeństwo przewożonych pasażerów.
Funkcjonalnie stopniowane struktury mają naturalną przewagę w zmniejszaniu siły szczytowej. Typowe funkcjonalnie stopniowane rury cienkościenne są zwykle formowane przez zmianę parametrów geometrycznych (np. średnicy i grubości ścianki)21. Najbardziej rozpowszechnionymi konstrukcjami, dla których zmienia się średnicę, są rury stożkowe, w tym okrągłe rury stożkowe22, kwadratowe rury stożkowe23,24,25, wielokątne rury stożkowe26,27, osiowe faliste rury stożkowe28,29,30, oraz rury stożkowe o przekrojach eliptycznych31. Istnieje jednak niewiele badań dotyczących bocznych rur falistych. Typowe struktury gradientu grubości obejmują rury kwadratowe32,33, rury okrągłe34,35, rury stożkowe36, rury wielokomórkowe37,38 oraz struktury kratowe39. Deng et al.40 zmniejszyli początkową siłę szczytową bocznych rur karbowanych o gradiencie grubości o 44,53%, ale nie przeprowadzono badań nad bocznymi rurami falistymi stożkowymi.
Chociaż eksperymenty są najdokładniejszą i najbardziej bezpośrednią metodą oceny odporności zderzeniowej konstrukcji, wymagają one również znacznych nakładów finansowych i zasobów. Ponadto niektóre ważne dane, takie jak chmury naprężeniowo-odkształceniowe konstrukcji i wartości energii różnych form, są trudne do uzyskania w experiments18. Analiza metodą elementów skończonych to metoda symulacji rzeczywistych warunków obciążenia przy użyciu przybliżenia matematycznego. Po raz pierwszy zastosowano to w branży lotniczej, głównie do rozwiązywania liniowych problemów strukturalnych. Później był stopniowo stosowany do rozwiązywania problemów nieliniowych w wielu dziedzinach, takich jak inżynieria lądowa, inżynieria mechaniczna i obróbka materiałów34. Ponadto, wraz z rozwojem oprogramowania elementów skończonych, wyniki symulacji stają się coraz bardziej zbliżone do wyników odpowiednich eksperymentów. W związku z tym symulacja z wykorzystaniem analizy elementów skończonych jest wykorzystywana do badania odporności zderzeniowej konstrukcji. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę metodą elementów skończonych quasi-statycznej wytrzymałości na ściskanie karbowanych rur stożkowych. Numerycznie badano absorpcję energii dwóch typów bocznych falistych rur stożkowych (tj. pojedynczej karbowanej rury stożkowej [ST] i podwójnej falistej rury stożkowej [DT]) o różnych grubościach. Wyniki porównano z wynikami uzyskanymi dla konwencjonalnej rurki stożkowej (CT). Wymiary trzech typów rur cienkościennych przedstawiono w Rysunek 1A. Parametry geometryczne ST są pokazane w Rysunek 1B, a DT jest budowany przez skrzyżowanie dwóch ST. Gradient grubości jest zaprojektowany tak, jak pokazano na rysunku Rysunek 1C, a zmienność grubości jest definiowana przez wprowadzenie wariantu: współczynnik k. W <silnej klasie="xfig">Rysunek 1C, th/2 = 0,44 mm, a k jest ustawione na 0, 0,3, 0,6, 0,9, 1,2 i 1,5. Wyniki pokazują, że szczytowa siła zgniatania maleje, a wydajność siły zgniatania wzrasta wraz ze wzrostem k.

<table><tbody><tr><td>ABAQUS</td><td>Dassault SIMULIA</td> Oprogramowanie <td></td><td>elementów skończonych</td></tr><tr><td>CT</td><td>Botong Druk 3D</td><td>Stożkowa rurka do eksperymentu</td><td></td></tr><tr><td>SOLIDWORKS</td><td>Oprogramowanie</td><td></td>CAD <td>Dassault Systemes</td></tr><tr><td>Uniwersalna maszyna</td><td>wytrzymałościowa SUNS</td><td>UTM5205, 200kN</td><td></td></tr></tbody></table>

modelowanie metodą elementów skończonych do symulacji quasi-statycznego ściskania rur stożkowych karbowanych

Finite Element Modeling for the Simulation of the Quasi-Static Compression of Corrugated Tapered Tubes

W tym badaniu, quasi-statyczna wydajność ściskania rur stożkowych została zbadana za pomocą symulacji elementów skończonych. Wcześniejsze badania wykazały, że gradient grubości może zmniejszyć początkową siłę szczytową, a boczne pofałdowanie może zwiększyć wydajność absorpcji energii. W związku z tym zaprojektowano dwa rodzaje bocznych falistych rur stożkowych o zmiennej grubości, a także przeanalizowano ich wzorce odkształceń, krzywe przemieszczenia obciążenia i wydajność absorpcji energii. Wyniki wykazały, że gdy współczynnik zmienności grubości (k) wynosił 0,9, 1,2 i 1,5, tryb odkształcenia pojedynczej falistej rury stożkowej (ST) zmienił się z poprzecznego rozszerzania i kurczenia się na osiowe progresywne składanie. Ponadto konstrukcja gradientu grubości poprawiła wydajność absorpcji energii przez ST. Absorpcja energii (EA) i absorpcja energii właściwej (SEA) modelu o k = 1,5 wzrosła odpowiednio o 53,6% i 52,4% w porównaniu z modelem ST o k = 0. EA i SEA podwójnie karbowanej rury stożkowej (DT) wzrosły odpowiednio o 373% i 95,7% w porównaniu z rurą stożkową. Wzrost wartości k spowodował znaczny spadek szczytowej siły zgniatania rur i wzrost wydajności siły zgniatania.

Do określania zdatności do zgniatania struktur stosuje się kilka powszechnie używanych wskaźników, w tym całkowitą absorpcję energii (EA), specyficzną absorpcję energii (SEA), maksymalną siłę zgniatania (PCF), średnią siłę zgniatania (MCF) oraz wydajność siły zgniatania (CFE)42.
Całkowita absorpcja energii (EA)43 może być wyrażona w następujący sposób:
<img alt="Równanie równowagi statycznej, \(EA(l) = \int_0^l F(x)dx\...

Ten protokół opisuje badanie quasi-statycznej wydajności ściskania rur karbowanych stożkowych za pomocą symulacji metodą elementów skończonych. Zbadano wpływ gradientu grubości na wydajność ściskania. Wyniki pokazują, że odpowiednie zaprojektowanie gradientu grubości może zmienić tryb odkształcenia i znacznie poprawić wydajność absorpcji energii przez rury.

Modelowanie metodą elementów skończonych do symulacji quasi-statycznego ściskania rur stożkowych karbowanych

In this study, the quasi-static compression performance of tapered tubes was investigated using finite element simulations. Previous studies have shown ...

Aby zaimportować i utworzyć części, otwórz oprogramowanie elementów skończonych. Zaimportuj część ST, klikając lewym przyciskiem myszy Plik, wybierając Importuj, a następnie Część. Wybierz plik ST i nazwij tę część ST. Następnie utwórz płaszczyznę dolną części.Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz część, przejdź do Kształt i wybierz Powłoka. Nazwij tę część Płaszczyzna dolna i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj. Wybierz tę opcję, aby utworzyć okrąg, środek i obwód, a następnie narysuj okrąg z początkiem układu współrzędnych jako środkiem i promieniem 20 milimetrów.Dodaj punkt odniesienia Set-4 do płaszczyzny dolnej elementu. W podobny sposób utwórz płaszczyznę górną i dodaj punkt odniesienia Set-5 do płaszczyzny górnej części. Teraz kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz materiał.Przejdź do Ogólne, wybierz Gęstość w kolejności i wprowadź 7,85 razy 10 do potęgi minus dziewięć w polu Gęstość masy. Kliknij lewym przyciskiem myszy Mechaniczny. Wybierz Elastyczność, a następnie Elastyczny w kolejności.A pod modułem Younga i współczynnikiem Poissona wprowadź odpowiednio 185 000 i 0,3. Następnie kliknij lewym przyciskiem myszy Mechaniczny. Wybierz opcję Plastyczność i kliknij opcję Plastik.Wprowadź dane w polu Granica plastyczności i odkształcenie plastyczne. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz sekcję. Przejdź do Kategorii, wybierz Powłoka i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj.W obszarze Grubość powłoki wybierz Rozkład węzłowy. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz pole analityczne. Wybierz pole wyrażenia i wprowadź formułę.Kliknij lewym przyciskiem myszy Przypisz sekcję. Wybierz ST z interfejsu i kliknij lewym przyciskiem myszy Gotowe, a następnie OK. Teraz, aby złożyć części w całość, kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz instancję. Wybierz ST, dolną płaszczyznę i górną płaszczyznę, a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy OK. Kliknij lewym przyciskiem myszy Obróć instancję, wybierz Płaszczyzna dolna i Płaszczyzna górna, wprowadź kolejno punkt początkowy 000 i punkt końcowy 100 osi obrotu.W polu Kąt obrotu wprowadź wartość 90. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz krok, wybierz Dynamiczny, Jawny i kliknij lewym przyciskiem myszy Kontynuuj. W polu Okres czasu wprowadź 0,05 i kliknij lewym przyciskiem myszy OK. Następnie kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz wyjście historii i wybierz Energia.Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz dane wyjściowe historii, przejdź do Domena i wybierz Set-5. Przejdź do zmiennych wyjściowych. Wpisz RF2 U2 i kliknij lewym przyciskiem myszy OK. Teraz należy ustawić właściwości kontaktu, typ oraz płaszczyznę górną i dolną jako obiekty sztywne.Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz właściwość interakcji. Wybierz opcję Kontakt, przejdź do opcji Mechaniczne i wybierz opcję Zachowanie styczne. W obszarze Formuła tarcia wybierz opcję Kara, a w polu Współczynnik tarcia wprowadź wartość 0,2.Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz interakcję. Wybierz pozycję Kontakt ogólny, jawny, a następnie w obszarze Przypisanie właściwości globalnej wybierz pozycję indProp-1. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz ograniczenie.W obszarze Typ wybierz Obiekt sztywny i wybierz Płaszczyzna dolna i Płaszczyzna górna. Aby ustalić dolną płaszczyznę i ustawić prędkość ładowania w dół 500 milimetrów na sekundę na górnej płaszczyźnie, kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz warunek brzegowy. W obszarze Typy wybranego kroku wybierz opcję Przemieszczenie lub Obrót.Podnieś Set-4 i wprowadź zero we wszystkich kierunkach. Kliknij lewym przyciskiem myszy Utwórz warunek brzegowy. Przejdź do Typy dla wybranego kroku.Wybierz opcję Prędkość lub Prędkość kątowa. Podnieś Set-5, wprowadź minus 500 w V2 i wprowadź zero w przeciwnym kierunku. Kliknij lewym przyciskiem myszy część początkową, wprowadź 0,8 w polu Przybliżony rozmiar globalny i wprowadź 0,08 w polu Według wartości bezwzględnej.Kliknij lewym przyciskiem myszy część siatki i wybierz Tak. Kliknij lewym przyciskiem myszy Przypisz typ elementu, podnieś część i wybierz Gotowe. W obszarze Biblioteka elementów wybierz opcję Jawne i kliknij lewym przyciskiem myszy OK.To przesłać obliczenia i wyeksportować wyniki, kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Utwórz zadanie, wybierz model do obliczenia, a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Kontynuuj.Kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Menedżer zadań, wybierz model do obliczenia, a następnie kliknij lewym przyciskiem myszy pozycję Prześlij. Wybierz ukończony model do obliczeń i kliknij lewym przyciskiem myszy Wyniki, aby przejść do wizualizacji. Tryb odkształcenia ST uzyskuje się z wizualizacji.Wraz ze wzrostem współczynnika zmienności grubości k, tryb odkształcenia ST zmienił się z poprzecznego rozszerzania i kurczenia się na osiowe progresywne fałdowanie. Tryb deformacji rurki CT zmienił się z progresywnego składania w kształcie rombu na progresywne składanie w kształcie koła. Podczas gdy rurka DT zawsze utrzymywała poprzeczny tryb rozszerzania i kurczenia się.Szczytowa siła zgniatania znacznie się zmniejszyła, a amplituda wahań siły stała się niewielka. Przy wyższych wartościach k wyboczenie nastąpiło bliżej końca obciążenia, gdzie grubość przekroju poprzecznego fałdu z tworzywa sztucznego jest mniejsza. W związku z tym zmniejszyła się również szczytowa siła zgniatania.Pochłanianie energii i pochłanianie energii właściwej znacznie wzrosło. A wydajność siły zgniatania wzrastała wraz ze wzrostem k. W tym samym czasie absorpcja energii przez cienkościenne rury nieznacznie zmieniała się wraz ze wzrostem wartości k, co również zwiększało wydajność siły zgniatania.Quasi-statyczny eksperyment ściskania na wydrukowanym w 3D CT ze stali nierdzewnej o wartości k wykazał, że krzywe siły-przemieszczenia z eksperymentu i symulacji dobrze pasowały, a wzorce deformacji były prawie identyczne.

finite-element-modeling-for-simulation-quasi-static-compression

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Obecne badanie zaleca metodologię symulacji sprzężonego eksperymentu z elementami skończonymi, aby uzyskać jednoosiową dynamiczną reakcję mechaniczną miękkich biomateriałów (mózg, wątroba, ścięgna, tłuszcz, itp.). Wieloosiowe wyniki eksperymentalne, które powstały z powodu wybrzuszenia próbki uzyskanego z testów prętów ciśnieniowych Split-Hopkinson, zostały przekształcone w jednoosiowe rzeczywiste zachowanie naprężenie-odkształcenie podczas symulacji poprzez iteracyjną optymalizację analizy...

Sprzężona eksperymentalna metodologia modelowania metodą elementów skończonych do oceny reakcji mechanicznej miękkich biomateriałów przy dużej szybkości odkształcania

Przedstawiono eksperymentalne metody badania procesów chłodzenia ciała stałego oraz charakterystyki właściwości materiałów elastokalorycznych stopów z pamięcią kształtu (SMA). Specjalnie skonstruowane stanowisko testowe zostało zaprojektowane do sterowania i kompleksowego monitorowania procesów chłodzenia elastokalorycznego. Ponadto stanowi platformę walidacyjną dla podejść do modelowania sprzężonego z termomechaniką.

Eksperymentalne metody badania procesów chłodzenia elastokalorycznego opartych na pamięci kształtu i walidacji modeli

Poniższy artykuł przedstawia nowatorską technikę symulacji FE (KBC-FE), która zmniejsza koszty obliczeniowe poprzez przeprowadzanie symulacji w środowisku chmury obliczeniowej, poprzez zastosowanie poszczególnych modułów. Co więcej, tworzy bezproblemową sieć współpracy między czołowymi naukowcami na świecie, umożliwiając integrację najnowocześniejszych modułów wiedzy z symulacjami MES.

Oparta na wiedzy symulacja procesów obróbki plastycznej blach w chmurze

W tej pracy szczegółowo omówiono kilka aspektów związanych z procesem projektowania konstrukcji pojazdu solarnego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, skupiając się na podwoziu typu monocoque, resorach piórowych i pojeździe jako całości podczas testu zderzeniowego.

Projekt konstrukcyjny i produkcja pojazdu solarnego klasy cruiser

Istnieje potrzeba określenia, które zmiany miażdżycowe będą postępować w unaczynieniu wieńcowym, aby kierować interwencją przed wystąpieniem zawału mięśnia sercowego. W tym artykule przedstawiono biomechaniczne modelowanie tętnic za pomocą optycznej tomografii koherentnej przy użyciu technik interakcji płyn-struktura w komercyjnym solverze elementów skończonych, aby pomóc przewidzieć tę progresję.

Optyczna tomografia koherentna Biomechaniczna analiza interakcji płyn-struktura progresji miażdżycy tętnic wieńcowych

Tutaj prezentujemy metodę analizy zakresu, która optymalizuje punkty próbkowania generowane przez ortogonalny projekt eksperymentalny, aby zapewnić, że świeża żywność może być przechowywana w wentylowanym pudełku przez długi czas, regulując wzorzec przepływu powietrza.

Projektowanie i strategie optymalizacji wysokowydajnej skrzynki wentylowanej

Obrazy ultrasonograficzne in vivo cine pokazują ruch przekroju poprzecznego naczyń wieńcowych odpowiadający różnym warunkom obciążenia ciśnieniem. Opierając się na modelu elementów skończonych, zastosowano schemat iteracyjny w celu określenia specyficznych dla pacjenta właściwości mechanicznych tętnic wieńcowych in vivo, dopasowując ruch naczyń wieńcowych na podstawie modelu obliczeniowego i obrazów medycznych.

Wewnątrznaczyniowe podejście do modelowania elementów skończonych oparte na obrazach ultrasonograficznych do ilościowego określania in vivo właściwości mechanicznych ludzkiej tętnicy wieńcowej

Ten protokół przedstawia ogólny proces budowy sztucznej sieci neuronowej do symulacji spawania przy użyciu zestawów danych generowanych automatycznie przez skrypty Pythona z funkcjami makr. Przebieg pracy jest weryfikowany w odniesieniu do przypadku porównawczego obejmującego spawanie jednoprzebiegowe w linii prostej. Dokładność predykcyjna modelu zastępczego wykazuje silną zgodność z symulacjami elementów skończonych.

Opracowanie modelu zastępczego dla eksperymentów cyfrowych w spawalnictwie

Ten protokół opisuje symulację, wytwarzanie i charakterystykę absorberów metamateriałów THz. Takie absorbery, sprzężone z odpowiednim czujnikiem, mają zastosowanie w obrazowaniu i spektroskopii THz.

Symulacja, wytwarzanie i charakterystyka absorberów metamateriałowych THz

Szczegółowa procedura domieszkowania powierzchni interfejsów krzemowych jest podana. Ultrapłytkie domieszkowanie powierzchni jest demonstrowane poprzez zastosowanie monowarstw zawierających fosfor i szybki proces wyżarzania. Metoda może być stosowana do domieszkowania makroskopowych powierzchni powierzchniowych, a także nanostruktur.

Jednowarstwowe domieszkowanie kontaktowe powierzchni krzemowych i nanodrutów przy użyciu związków fosforoorganicznych

Poznaj metodę elementów skończonych do symulacji ściskania rur stożkowych karbowanych. Analiza gradientu grubości pozwala zoptymalizować absorpcję energii i tryby deformacji w inżynierii mechanicznej.

Modelowanie metodą elementów skończonych do symulacji quasi-statycznego ściskania rur stożkowych karbowanych

Przeglądaj więcej filmów