Attività 4: Risolvere l'analisi e rivedere i risultati

In uno studio di Sollecitazione statica non lineare, la risoluzione viene calcolata su diversi incrementi. In questa esercitazione, la trave è sottoposta a un carico di pressione applicato gradualmente in 60 passi, in modo da osservare l'effetto del carico nel tempo.

In questa attività si apprenderà come effettuare le operazioni seguenti:

• Risolvere lo studio

• Determinare se la trave rischia di crollare

• Identificare quando il Fattore di sicurezza scende al di sotto di 1

• Esaminare il risultato della Sollecitazione di von Mises per osservare le variazioni di sollecitazione man mano che la trave di supporto è sottoposta a carico

• Esaminare il risultato di Spostamento e determinare quando lo spostamento inizia ad aumentare esponenzialmente.

  

  Modello di trave di supporto con vincoli e carichi applicati (sinistra) e Risultato del fattore di sicurezza della sollecitazione statica non lineare (destra).

Prerequisiti

• Attività 3 completata.

Passaggi

1. Risolvere lo studio.

   1. Fare clic su (area di lavoro Simulazione > scheda Setup > gruppo Risolvi > Risolvi) per aprire la finestra di dialogo Risolvi.
      
      Nota: L'icona di verifica preliminare mostra un segno di spunta verde, ad indicare che non sono presenti avvisi e che è possibile eseguire la risoluzione del modello.
   2. Selezionare lo studio da risolvere.
   3. Fare clic su Risolvi 1 studio per eseguire l'analisi e chiudere la finestra di dialogo.

      Nota: La creazione di mesh e la risoluzione dell'analisi possono richiedere alcuni minuti.

   4. Al termine dell'analisi, fare clic su Chiudi per chiudere la finestra di dialogo Stato processo.

      Viene aperta automaticamente la scheda Risultati contenente i risultati.

2. Visualizzare i risultati del Fattore di sicurezza e determinare se vi è un rischio che la trave crolli sotto il carico applicato.

   1. Al completamento della prima risoluzione dello studio, viene visualizzato il risultato del Fattore di sicurezza al Passo 60. Se si eseguono altre risoluzioni, viene mantenuto il risultato visualizzato più di recente. Se necessario, scegliere Fattore di sicurezza dall'elenco a discesa dei risultati accanto alla legenda.
      
      
   2. Trascinare il dispositivo di scorrimento in avanti e all'indietro per osservare le variazioni del fattore di sicurezza in risposta all'aumento del carico. Il carico aumenta in modo lineare durante la simulazione ad un tasso di 5 kN per passo (5 kN * 60 passi = 300 kN).

      Nota: Il fattore di sicurezza minimo è di circa 0,7. Questo significa che la resistenza allo snervamento del materiale è stata ampiamente superata. Si noterà inoltre una grande porzione della parte di contorno in rosso. Ciò indica una deformazione permanente e il rischio che la trave crolli sotto il carico applicato.

3. Utilizzare Grafico dei risultati transitori per individuare quando il fattore di sicurezza scende al di sotto di 1,0.

   1. Nell'area della legenda del grafico, fare clic sull'icona Diagramma 2d a destra del dispositivo di scorrimento Passo.

      Suggerimento: Fare clic e trascinare la barra del titolo Grafico dei risultati transitori per riposizionare la finestra del grafico. È inoltre possibile fare clic e trascinare l'angolo inferiore destro della finestra per ridimensionarla.

   2. Fare clic e trascinare la linea di riferimento temporale sul grafico per individuare il punto in cui il fattore di sicurezza scende a 1.0.
      
      
      
      Notare che il fattore di sicurezza interseca 1.0 circa in corrispondenza del 26esimo passaggio di calcolo. Questa osservazione porta a concludere che il carico diventa critico a circa il 43% del carico applicato o a 130 kN:

      (Passo 26 / 60 passi = 0,433 e 0,433 * 300 kN = 130 kN.)

   3. Fare clic su Chiudi per chiudere il grafico.

4. Visualizzare il risultato della Sollecitazione di von Mises per osservare le variazioni di sollecitazione della trave di supporto sottoposta a carico.

   1. Selezionare il risultato di Sollecitazione dall'elenco a discesa. Il tipo di sollecitazione di default visualizzato è von Mises.
   2. Trascinare il dispositivo di scorrimento per osservare le variazioni di sollecitazione della trave di supporto sottoposta a carico.
      
      
   3. Fare clic sull'icona Grafico 2D per visualizzare la Sollecitazione di von Mises massima in tutta la cronologia di carico.
      
      
      
      Qui, il dispositivo di scorrimento è posizionato per mostrare il punto in cui inizia lo snervamento, che per questo materiale corrisponde a circa 233,7 MPa.

      Si noti la risposta non lineare della trave. Con l'aumento del carico, la trave inizia a subire lo snervamento. Man mano che lo snervamento progredisce, il tasso di aumento della sollecitazione si riduce. Durante questo processo, il materiale si indurisce e diventa più forte. Se si eseguisse semplicemente uno studio della sollecitazione statica lineare sulla trave, le sollecitazioni sulla trave sarebbero visibili solo alla fine dell'analisi. Le sollecitazioni previste sarebbero molto maggiori perché si suppone che il materiale mantenga la sua rigidità elastica (Modulo di Young).

      Suggerimento: Osservando le proprietà di base del materiale, si noterà che la resistenza allo snervamento è di gran lunga superiore alla sollecitazione di snervamento iniziale visualizzata nelle proprietà (non lineari) avanzate. Il motivo di ciò è che la sollecitazione allo snervamento di base è il punto in cui la rigidità del materiale subisce un offset dello 0,2% dal funzionamento lineare. Questo offset dello 0,2% è la base tipica dei rating di resistenza allo snervamento del materiale. La sollecitazione allo snervamento iniziale non lineare è il punto in cui la rigidità inizia a deviare dal Modulo di Young. Si noterà che la pendenza della curva di sollecitazione cambia più rapidamente una volta superata la resistenza allo snervamento di base (circa 345 MPa).

   4. Fare clic su Chiudi per chiudere il grafico 2D.

5. Visualizzare il risultato di Spostamento per identificare quando lo spostamento inizia ad aumentare esponenzialmente.

   1. Selezionare il risultato di Spostamento dall'elenco a discesa accanto alla legenda.

      Lo spostamento totale è visualizzato per default. A differenza degli studi lineari, la forma effettivamente spostata viene visualizzata per default per gli studi non lineari. Questo significa che la distorsione non è stata esagerata (anche se si può scegliere di farlo). Di conseguenza, lo spostamento sembra meno accentuato di quanto si è soliti vedere in un'analisi della sollecitazione statica lineare. Ma non lasciarsi trarre in inganno. Osservare i numeri di spostamento effettivi.

      
      
      
      
      Come prevedibile, lo spostamento massimo si verifica a circa metà della trave e sulla flangia superiore, dove viene applicato il carico.
   2. Fare clic sull'icona Grafico 2d per visualizzare lo Spostamento totale massimo in tutta la cronologia di carico.
      
      
      
      Si noti che lo spostamento inizia ad aumentare esponenzialmente in corrispondenza del quarantacinquesimo passo di calcolo. Verso la fine della simulazione, la pendenza è abbastanza ripida. Le sollecitazioni che superano la resistenza allo snervamento si estendono e penetrano in maggiore profondità, con un impatto crescente sul volume della trave man mano che lo studio procede. Ne risulta che il materiale non è più in grado di sostenere il carico applicato. La trave è chiaramente sul punto di crollare.

Riepilogo attività 4

In questa attività si è appreso come effettuare le operazioni seguenti:

• Risolvere lo studio
• Determinare se la trave rischia di crollare
• Identificare quando il Fattore di sicurezza scende al di sotto di 1
• Esaminare il risultato della Sollecitazione di von Mises per osservare le variazioni di sollecitazione man mano che la trave di supporto è sottoposta a carico
• Visualizzare il risultato di Spostamento per identificare quando lo spostamento inizia ad aumentare esponenzialmente.