Modelagem de elementos finitos para a simulação da compressão quase-estática de tubos cônicos corrugados

Para importar e criar as peças, abra o software de elementos finitos. Importe a parte ST clicando com o botão esquerdo do mouse em Arquivo, selecionando Importar, seguido de Peça. Selecione o arquivo ST e nomeie essa peça como ST. Em seguida, crie o plano inferior da peça.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Criar peça, navegue até Forma e selecione Casca. Nomeie esta parte como Plano inferior e clique com o botão esquerdo em Continuar. Selecione para criar círculo, centro e perímetro e desenhe um círculo com a origem como centro e um raio de 20 milímetros.

Adicione o ponto de referência Set-4 ao plano inferior da peça. Da mesma forma, crie o plano superior e adicione o ponto de referência Set-5 ao plano superior da peça. Agora, clique com o botão esquerdo em Criar material.

Vá para Geral, selecione Densidade em ordem e insira 7,85 vezes 10 elevado a menos nove em Densidade de massa. Clique com o botão esquerdo do mouse em Mecânico. Selecione Elasticidade, seguido de Elástico em ordem.

E sob o Módulo de Young e o Coeficiente de Poisson, insira 185.000 e 0,3, respectivamente. Em seguida, clique com o botão esquerdo em Mecânico. Selecione Plasticidade e clique em Plástico.

Insira os dados em Tensão de escoamento e deformação plástica. Clique com o botão esquerdo do mouse em Criar seção. Vá para Categoria, selecione Shell e clique com o botão esquerdo em Continuar.

Em Espessura da casca, selecione Distribuição nodal. Clique com o botão esquerdo do mouse em Criar campo analítico. Selecione Campo de expressão e insira a fórmula.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Atribuir seção. Escolha ST na interface e clique com o botão esquerdo em Concluído, seguido de OK. Agora, para montar as peças em um todo, clique com o botão esquerdo do mouse em Criar instância. Selecione ST, Plano inferior e Plano superior e clique com o botão esquerdo do mouse em OK. Clique com o botão esquerdo do mouse em Rotate Instance, selecione Bottom Plane e Top Plane, insira o ponto inicial 000 e o ponto final 100 do eixo de rotação.

E em Ângulo de rotação, insira 90. Clique com o botão esquerdo em Criar etapa, selecione Dinâmico, Explícito e clique com o botão esquerdo em Continuar. Em Período de tempo, insira 0,05 e clique com o botão esquerdo em OK. Em seguida, clique com o botão esquerdo em Criar saída de histórico e selecione Energia.

Clique com o botão esquerdo em Criar saída de histórico, vá para Domínio e selecione Conjunto-5. Navegue até Variáveis de saída. Digite RF2 U2 e clique com o botão esquerdo em OK. Agora, defina as propriedades de contato, o tipo e os planos superior e inferior como corpos rígidos.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Criar propriedade de interação. Selecione Contato, vá para Mecânico e selecione Comportamento tangencial. Em Formulação de atrito, selecione Penalidade e, em Coeficiente de atrito, insira 0,2.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Criar interação. Selecione Contato geral, explícito e, em Atribuição de propriedade global, selecione indProp-1. Clique com o botão esquerdo em Criar restrição.

Em Tipo, selecione Corpo rígido e selecione Plano inferior e Plano superior. Para corrigir o plano inferior e definir uma velocidade de carregamento descendente de 500 milímetros por segundo no plano superior, clique com o botão esquerdo do mouse em Criar condição de limite. Em Tipos para etapa selecionada, selecione Deslocamento ou Rotação.

Pegue o Set-4 e digite zero em todas as direções. Clique com o botão esquerdo em Criar condição de limite. Vá para Tipos para a etapa selecionada.

Selecione Velocidade ou Velocidade angular. Pegue o Set-5, digite menos 500 em V2 e insira zero na outra direção. Clique com o botão esquerdo do mouse em Seed Part, insira 0,8 em Tamanho global aproximado e insira 0,08 em Por valor absoluto.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Peça de malha e selecione Sim. Clique com o botão esquerdo em Atribuir tipo de elemento, selecione a peça e selecione Concluído. Em Biblioteca de elementos, selecione Explícito e clique com o botão esquerdo do mouse em OK.To enviar os cálculos e exportar os resultados, clique com o botão esquerdo em Criar trabalho, selecione o modelo a ser calculado e clique com o botão esquerdo em Continuar.

Clique com o botão esquerdo do mouse em Gerenciador de tarefas, selecione o modelo a ser calculado e clique com o botão esquerdo em Enviar. Selecione o modelo concluído para cálculo e clique com o botão esquerdo do mouse em Resultados para inserir a visualização. O modo de deformação do ST é obtido a partir da visualização.

Com o aumento do fator de variação de espessura k, o modo de deformação do ST mudou de expansão e contração transversal para dobramento axial progressivo. O modo de deformação do tubo CT mudou de dobramento progressivo em forma de diamante para dobramento progressivo em forma circular. Enquanto o tubo DT sempre manteve um modo de expansão e contração transversal.

O pico de força de esmagamento diminuiu significativamente e a amplitude da flutuação da força tornou-se pequena. Com valores k mais altos, a flambagem ocorreu mais perto da extremidade de carregamento, onde a espessura da seção transversal da dobra plástica é menor. Portanto, o pico de força de britagem também diminuiu.

A absorção de energia e a absorção de energia específica aumentaram significativamente. E a eficiência da força de britagem aumentou com o aumento de k. Ao mesmo tempo, a absorção de energia dos tubos de paredes finas mudou ligeiramente com o aumento dos valores de k, o que também aumentou a eficiência da força de britagem.

Um experimento de compressão quase estática em um TC de aço inoxidável impresso em 3D com valor k zero mostrou que as curvas de força-deslocamento do experimento e da simulação combinaram bem, e os padrões de deformação foram quase idênticos.