Upload
internet
View
111
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Análise Quase Estática
Julia Carolina Feltrin Boell
Análise quase estática
• Transição da estática para a dinâmica – Velocidade do ferramental inferior a 10 m/s
• Semelhanças com o modo estático
Introdução
• Problemas não lineares quase estáticos geralmente envolvem:
– Condições de contato muito complexas– Grandes deformações (possibilidade de
deformação na malha)
• Aplicações
– Simulações na conformação de metais:• Bulk forming (drawing, laminação, extrusão, upsetting,
etc.)• Conformação de chapa (stretching, drawing)
– Análise de colapso quase estático– Carregamento quase estático de componentes
flexíveis de borracha
• O ABAQUS oferece dois solvers:
– Implícito (Equilíbrio estático verdadeiro)– Explícito (Equilíbrio dinâmico verdadeiro)
• Problemas estáticos altamente não-lineares: solver mais eficiente é o explícito.
(Problemas tridimensionais envolvendo contato e grande deformações)
• Exemplo de utilização:Deep drawing de um reservatório de óleo.Será feita a análise com solver explícito e implícito.
• Placa – elementosde casca• Ferramentas – Rígidas
• Método implícito
– 20 vezes mais caro– Não converge no ponto de enrugamento
• Simulações quase estáticas utilizando Dinâmica explícita
– Originalmente para modelagem de impacto em alta velocidade
– Inercia tem papel principal– Impraticável modelagem no período de tempo
natural– Necessidade de aumento artificial da velocidade
ao longo do processo
• Estratégias para diminuição dos incrementos pelo aumento da velocidade:
– Aumento da taxa de carregamento (redução da escala do tempo da simulação)
– Escala de massa (aumento do tempo do incremento)
• Aumento da velocidade: Estado de equilíbrio estático em equilíbrio dinâmico
Objetivo: Menor período de tempo e menor escala de massa em que a inércia ainda seja dominante e significante.
Balanço de energia
• Avaliar se a simulação tem uma resposta quase estática apropriada.
• Num teste de tração: Força externa = energia interna
• Num teste quase estático:
– Forças de inércia desprezíveis– Velocidade do material muito baixa– Energia cinética desprezível
• Com o aumento da velocidade:
– Resposta mais dinâmica– Velocidade do material e energia cinética
significantes
• A energia cinética do material deformando não deve ser superior a 1-5% da energia interna
– Difícil nos primeiros estágios (movimentação na deformação inicial): Utilizar smooth step
– Energia cinética dos corpos rígidos não influencia
• Deep drawing de uma caixa
– Três velocidades• 3 m/s (27929 incrementos de tempo)• 30 m/s (2704 incrementos de tempo)• 150 m/s (529 incrementos de tempo)
Afinamento irreal na maior velocidade – Energia cinética representa grande fração da energia interna)
Taxa de Carregamento
• A resposta dominante da análise será o primeiro modo estrutural
• A frequência desse modo é utilizada para estimar a velocidade de impacto– Limitar a velocidade a 1% da velocidade de onda
do material (5000 m/s)
• É necessário analisar os resultados:
– Velocidade excessiva da ferramenta promove • Estiramento localizado irreal• Jetting
– Taxas de carregamento excessivas em análise de colapso quase-estático• Passos iniciais incoerentes na curva
carregamentoXdeslocamento• Buckling localizado perto da aplicação do carregamento
Escala de massa
• Aumento da taxa de carregamento para um modelo quase estático eficiente: Taxa de tensão calculada irrealmente alta.
• Em alguns casos isso não é um problema• Se o material é sensível a isso ou é necessário
a consideração do período de tempo natural, pode-se empregar a escala de massa
• Aumento do tempo do incremento para diminuir número de incrementos– Soluções erradas se utilizado excessivamente
• Itens afetados pelo método:– Massa, inercia rotacional, rigidez, elementos infinitos,
viscosidade
• Itens não afetados pelo método:– Carregamentos gravitacionais– Cálculos de calor– Propriedades de fluidos
Pressão viscosa
• Utilizada para alcançar o equilíbrio quase estático com mínimo número de incrementos: Retirar efeitos dinâmicos de processos com energia cinética.
• O método faz com que as ondas de pressão que atravessam a superfície livre sejam absorvidas. Não existe reflexão dessa energia para o modelo
• Coeficiente de pressão viscosa ( – Crítico para uso eficiente do método.
• Tipicamente 1-2% do ρ do material• Esse método utiliza a simulação dinâmica visto
que apresentaria dificuldades nos seguintes aspectos:
– O modelo não tem estabilidade estática– Existe interações complexas entre os corpos