1. Descripción del Problema
En la primera parte nos dimos cuenta que los desplazamientos resultantes del análisis estático lineal del modelo de elementos finitos del tanque sometido a una presión hidrostática variable eran tan elevados que se hacía necesario contrastar la solución lineal mediante un análisis no lineal por la geometría activando la
opción de "Large Displacements". Pues bien, en este
tutorial os enseño cómo resolver el modelo de elementos finitos como No Lineal
por la Geometría con los programas FEMAP & NX NASTRAN y comparar resultados lineales y no
lineales, incluyendo una explicación del comportamiento del tanque.
Desplazamientos Resultantes del Análisis Estático
Lineal (SOL101)
Si quieres repetir este tutorial en tu propio ordenador
pídenos los modelos con la geometría de entrada y te lo remitimos por
e-mail, es un servicio gratuito para nuestros clientes.
2. Definición de los Parámetros del Análisis No Lineal Lo primero que debemos hacer es definir los
parámetros del análisis no lineal mediante
la orden "Model > Load > Nonlinear Analysis..."
con las siguientes opciones:
Solution
type = Static
Number
of Increments = 10
Max.
Iterations/Step = 25
Stiffness
Updates Method = 1..AUTO
Output
Control Intermediate =3..ALL
Solution
Strategy = Full Newton-Raphson
Parámetros del Análisis No Lineal
El material del tanque se puede considerar
como un material elasto-plástico no lineal que sigue el criterio de fallo de
vonMises con endurecimiento isotrópico y un límite elástico de 55 MPa, según
la curva de tensión-deformación adjunta:
Modelo de Material No Lineal
Curva de Tensión - Deformación del Aluminio 6061
3. Ejecución del Análisis No Lineal Seleccionamos el solver NX NASTRAN y el tipo
de análisis No Lineal Estático:
Ejecución del Análisis No Lineal
4. Postprocesado de Resultados En la siguiente figura vemos unos valores de
desplazamiento resultante de 29.2 mm que siguen siendo enormes en comparación
con el espesor del elemento de tan sólo 10 mm, pero menores que los obtenidos
mediante un análisis estático lineal de 38.06 mm, lo cual ratifica la
existencia de un comportamiento no lineal por la geometría.
Animación de Desplazamientos Resultantes (mm) del
Análisis Estático No Lineal (SOL106)
En la siguiente figura vemos que los resultados
de tensiones nodales de vonMises del Análisis Estático No Lineal se quedan en
55 MPa, mientras que los resultados de tensiones nodales vonMises del Análisis
Estático Lineal alcanzaban los 88 MPa, una reducción importante.
Resultados de Tensiones nodales de vonMises (MPa)
del Análisis Estático No Lineal (SOL106)
Comparando los resultados de máximo
desplazamiento entre el análisis estático lineal y no lineal se aprecia que
para el mismo nivel de carga el valor del análisis no lineal es menor que el
análisis lineal, es decir, la estructura es más rígida. Este comportamiento
no lineal se conoce con el nombre de "Stress Stiffening"
o rigidización por tensión: consiste en un acoplamiento de la tensión de
membrana y el desplazamiento lateral asociado con la flexión. Este efecto de
rigidez de membrana únicamente se puede capturar mediante un análisis no
lineal por la geometría. Así, a mayor carga de tracción, mayor rigidez. El
efecto contrario se conoce como "Stress Softening", o
Pandeo, aparece cuando la estructura trabaja a compresión y puede causar el
colapso de la estructura.
Comparación del Comportamiento Lineal y No Lineal
de la Rigidez del Tanque
Espero que el tutorial os haya resultado útil
e interesante!!.