FEMAP V10.2 & NX Nastran 7.1 Tutorial
Presión Hidrostática - Análisis Estático No Lineal (2ª Parte)
(Diciembre, 2010)
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 |
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Output Control Intermediate =3..ALL |
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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!!.
Saludos,
Blas.
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