FEMAP V10.1.1 & NX Nastran 7.0 Tutorial
Conjunto Barra-Muelle (CROD/CELAS2) No Lineal (SOL106)
(Marzo, 2010)
El objetivo de este Tutorial es aprender a conocer los diferentes tipos de elementos muelle escalares (0-D) de NX Nastran (CELASX) y observar las diferencias entre el comportamiento lineal y no lineal con el módulo no lineal básico de NX Nastran "NLSTATIC (SOL106)".
1. Descripción del Problema
Una barra vertical de aluminio de longitud
L=10 in, área A=0.01 in2 y módulo de elasticidad EX=1e7 psi está articulada
en su extremo superior y en su base está conectada a un
muelle horizontal de rigidez constante K=1000 Lb/in sobre el que se aplica una
fuerza estática horizontal FX=29000 Lb. El extremo inferior de la barra tiene
restringido el desplazamiento vertical simulando un apoyo de rodillos. Se desea
conocer la respuesta lineal y no lineal del conjunto barra-muelle.
Modelo mallado con elementos CROD
& CELAS2
2. Definición de Propiedades del
Elemento
Barra (CROD)
La siguiente imagen muestra las propiedades del elemento CROD de
NX Nastran:
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Mediante la orden "Model > Property..." pulsamos sobre el botón "Elem/Property Type..." y seleccionamos "Rod" que corresponde a un elemento barra bi-articulada y pulsamos "OK". |
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En "Define Property - ROD Element Type" en el campo " Property Values" definimos el área de la sección transversal. |
Propiedades del elemento CROD
3. Definición de Propiedades del
Elemento
Muelle (CELAS2)
La siguiente imagen muestra las propiedades del elemento CELAS2
de NX Nastran:
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Mediante la orden "Model > Property..." pulsamos sobre el botón "Elem/Property Type..." y seleccionamos "DOF SPRING" que corresponde a un elemento muelle y pulsamos "OK". |
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En "Connect to DOF" activamos el grado de libertad TX en el extremo-A y extremo-B del elemento. |
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En " Property Values" definimos la rigidez del muelle K=1000 Lb/in. |
Propiedades del elemento CELAS2
4. Resultados del
Análisis Estático Lineal (SESTATIC SOL101)
La siguiente imagen muestra los resultados de desplazamientos
del análisis estático lineal:
Resultados de desplazamientos del
análisis estático lineal (SESTATIC SOL101)
Desde "List > Output > Standard" podemos obtener los esfuerzos internos y tensiones resultantes en los elementos CROD y CELAS2 del análisis estático lineal. Si nos fijamos en los resultados podemos ver que el elemento CROD no trabaja a tracción, simplemente no interviene en el modelo. Este resultado es consistente con el tipo de análisis estático lineal realizado, no existe ninguna carga exterior aplicada en la dirección del elemento CROD y por tanto toda la carga la soporta el elemento muelle CELAS2 en exclusiva.
F O R C E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT AXIAL
ID. FORCE TORQUE
1 0. 0. S T R E S S E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT ID. AXIAL STRESS AX. M.S. TORS STRESS TOR. M.S.
1 0. 0. 0. 0. F O R C E S I N S C A L A R S P R I N G S ( C E L A S 2 )
ELEMENT FORCE
2 2.900000E+4
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4. Resultados del
Análisis Estático No Lineal (NLSTATIC SOL106)
La siguiente imagen muestra los resultados de desplazamientos
del análisis estático no lineal, pasamos de 29 pulgadas a 8.54 pulgadas. El
elemento CROD ha pasado de no soportar ninguna carga según el análisis
estático lineal, a soportar una tensión axial de valor 3.15e4/0.01 = 3.15e6
psi según dictan los resultados del análisis estático no lineal.
Resultados de desplazamientos del
análisis estático no lineal (NLSTATIC SOL106)
En el listado de resultados del fichero *.F06 podemos leer los esfuerzos internos y tensiones resultantes en los elementos CROD y CELAS2 del análisis estático no lineal para el último caso de carga del análisis. Si nos fijamos en los resultados podemos ver que el elemento CROD ahora trabaja con una carga de tracción importante, descargando el muelle y reduciendo el desplazamiento final. La rigidez del elemento CROD interviene en el análisis y el desplazamiento resultante se reduce desde 29 pulgadas a tan sólo 8.54 pulgadas. Los resultados de reacciones demuestran que el sistema está en equilibrio con la carga aplicada, lo cual garantiza que los resultados obtenidos sean correctos.
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* * N X N a s t r a n * *
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* * VERSION - 7.0 * *
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* * SEP 17, 2009 * *
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* *Intel64 Family 6 Model 23 Steppi * *
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* *Intel(R) Core(TM)2 Quad CPU Q955 * *
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* * Windows Vista Service Pack 2 * *
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* * Compiled for X86-64 * *
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M O D E L S U M M A R Y NUMBER OF GRID POINTS = 3
NUMBER OF CELAS2 ELEMENTS = 1
NUMBER OF CROD ELEMENTS = 10 RESULTANTS ABOUT ORIGIN OF SUPERELEMENT BASIC COORDINATE SYSTEM IN SUPERELEMENT BASIC SYSTEM COORDINATES. 0 SPCFORCE RESULTANT
SUBCASE/ LOAD
DAREA ID TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3
0 25 FX -2.900000E+04 ---- ---- ---- 0.000000E+00 2.045981E+05
FY ---- 0.000000E+00 ---- 0.000000E+00 ---- 0.000000E+00
FZ ---- ---- 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00 ----
MX ---- ---- ---- 0.000000E+00 ---- ----
MY ---- ---- ---- ---- 0.000000E+00 ----
MZ ---- ---- ---- ---- ---- 0.000000E+00
TOTALS -2.900000E+04 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00 2.045981E+05
LOAD STEP = 1.00000E+00
F O R C E S I N S C A L A R S P R I N G S ( C E L A S 2 )
ELEMENT FORCE
ID.
2 8.540190E+03
LOAD STEP = 1.00000E+00
F O R C E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT AXIAL
ID. FORCE TORQUE
1 3.150470E+04 0.0
LOAD STEP = 1.00000E+00
S T R E S S E S I N R O D E L E M E N T S ( C R O D )
ELEMENT AXIAL SAFETY TORSIONAL SAFETY
ID. STRESS MARGIN STRESS MARGIN
1 3.150470E+06 0.0
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