Tutorial FEMAP & NX NASTRAN_ Análisis No Lineal de Soldaduras Punto a Punto (CWELD) -- 2ª Parte

8/17/2019 Tutorial FEMAP & NX NASTRAN_ Análisis No Lineal de Soldaduras Punto a Punto (CWELD) -- 2ª Parte

http://slidepdf.com/reader/full/tutorial-femap-nx-nastran-analisis-no-lineal-de-soldaduras-punto-a-punto 1/7

(Marzo, 2010)

En la 1ª Parte nos dimos cuenta que los desplazamientos resultantes del análisis estático lineal del modelo de elementos finitos eran tan elevados que

se hacía necesario contrastar la solución lineal (SOL101) mediante un análisis no lineal por la geometría (SOL106) 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 losprogramas FEMAP & NX NASTRAN y comparar resultados lineales y no lineales, incluyendo una explicación del comportamiento del modelo.

Resultados de desplazamientos (mm) del Análisis Estático Lineal (SESTATIC SOL101)

1. Definición del Análisis Estático No Lineal (NLSTATIC SOL106)En "Model > Analysis > New" definimos el análisis estático no lineal utilizando el solver NX NASTRAN 7.0:

ial FEMAP & NX NASTRAN: Análisis No Lineal de soldaduras Pu... http://www.iberisa.com/soporte/femap/nolineal/soldadura_punto

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En "NASTRAN Executive and Solution Options" recomiendo activar el número de procesadores presentes en tu ordenador, de esta forma NXNASTRAN aprovecha todas las CPUs disponibles y acelera de forma notable el proceso de cálculo, muy importante en el caso de realizar análisisno lineales donde el tiempo de solución es importante:

En "NASTRAN Bulk Data Options" activamos la opción "GAPs as Contact" y FEMAP activa automáticamente el parámetro "LGDISP" que le diceal solver que considere la no linealidad geométrica por grandes desplazamientos.


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En "Nonlinear Control Options" con "Basic > Number of Increments = 10" le indicamos al solver que como mínimo utilize 10 pasos de tiempo en lasolución del problema no lineal, y un máximo de iteraciones por paso de 25. Si la solución no converge se deberá aumentar el nº de incrementosde tiempo, pero en este caso la única no linealidad presente es debida a la geometría y el contacto, por tanto 10 pasos es suficiente.

En "Output Control > Intermediate = 3..ALL" le decimos que guarde todos los pasos intermedios de la solución.

En "Solution Strategy Overrides = Full Newton-Rapson".

En "Nastran Output Request" activamos el cálculo de esfuerzos, tensiones, desplazamientos, cargas aplicadas y reacciones:


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2. Ejecución del Análisis Estático No LinealPara ejecutar el análisis vamos a "Model > Analysis" y hacemos click en " Analyze":

Las siguientes imágenes muestran el "NX NASTRAN Analysis Monitor " donde podemos seguir el progreso de la solución. La imagen de la iquierdamuestra el progreso de la solución no lineal, se puede observar que cada paso de tiempo requiere unas 8 iteraciones de convergencia. La imagen dela derecha muestra la gráfica de convergencia de cada paso de análisis, esa imagen en concreto corresponde al último paso del análisis. Tiempo desolución: más de 15 minutos!!.


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Ejecución del Análisis Estático No Lineal (NLSTATIC SOL106)

3. Postprocesado de Resultados del Análisis Estático No Linealq 3.1. Equilibrio entre Cargas y Reacciones (N)Lo primero es comprobar en el fichero de resultados generado por NX NASTRAN (*.f06) que las reacciones (SPCFORCE RESULTANT) están en equilibrio con las

cargas (OLOAD RESULTANT). En el sistema está en equilibrio, RFZ=-29475 N.

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * N X N a s t r a n * * * * * * * * VERSI ON - 7. 0 * * * * * * * * SEP 17, 2009 * * * * * * * * * * * *I ntel 64 Fami l y 6 Model 23 Steppi * * * * * * * *I ntel ( R) Cor e( TM) 2 Quad CPU Q955 * * * * * * * * Wi ndows Vi st a Ser vi ce Pack 2 * * * * * * * * Compi l ed f or X86- 64 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

0 OLOAD RESULTANT SUBCASE/ LOAD

DAREA I D TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R30 1 FX 6. 977163E- 13 - - - - - - - - - - - - - 3. 139723E- 11 1. 592617E-10

FY - - - - 3. 981256E-13 - - - - 1. 791565E-11 - - - - 8. 701965E-13FZ - - - - - - - - 2. 947503E+04 - 5. 297384E+06 - 1. 608847E+06 - - - -MX - - - - - - - - - - - - 0. 000000E+00 - - - - - - - -MY - - - - - - - - - - - - - - - - 0. 000000E+00 - - - -MZ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0. 000000E+00

TOTALS 6. 977163E- 13 3. 981256E- 13 2.947503E+04 - 5. 297384E+06 - 1. 608847E+06 1. 601319E- 10

0 SPCFORCE RESULTANT SUBCASE/ LOAD

DAREA I D TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R30 1 FX - 1. 065164E- 02 - - - - - - - - - - - - 4. 793238E- 01 - 2. 894958E+02

FY - - - - - 1. 201129E+00 - - - - - 5. 405081E+01 - - - - 2. 218288E+02FZ - - - - - - - - - 2. 947502E+03 5. 360485E+05 1. 608232E+05 - - - -


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MX - - - - - - - - - - - - - 6. 334357E+03 - - - - - - - -MY - - - - - - - - - - - - - - - - 6. 144258E+01 - - - -MZ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 .198869E-02

TOTALS - 1. 065164E- 02 - 1. 201129E+00 - 2. 947502E+03 5. 296601E+05 1. 608851E+05 - 6. 771910E+01. . / . .

0 10 FX - 3. 528729E-01 - - - - - - - - - - - - 1. 587928E+01 - 7. 401309E+03FY - - - - - 4. 136375E+01 - - - - - 1. 861369E+03 - - - - 5. 075858E+03FZ - - - - - - - - - 2. 947495E+04 5. 301654E+06 1. 608851E+06 - - - -MX - - - - - - - - - - - - - 4. 940076E+03 - - - - - - - -MY - - - - - - - - - - - - - - - - - 8. 697710E+00 - - - -MZ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6 .235104E-01

TOTALS - 3. 528729E- 01 - 4. 136375E+01 -2.947495E+04 5. 294852E+06 1. 608858E+06 - 2. 326074E+03

q 3.2. Resultados de Desplazamientos (mm)La siguiente imagen muestra los valores de desplazamientos resultantes (a escala exagerada, c laro), poco más de 5 mm en una placa de 2 mm de espesor, este resultado

ya está mucho mejor, hemos pasado de un desplazamiento por encima de los 23 mm a poco más de 5 mm, un factor de 23.1/5.37=4.3 veces!!.

También he incluido la gráfica XY de Carga vs. Desplazamiento que demuestra cómo la relación entre fuerza aplicada y desplazamiento resultante es no lineal. A este

fenómeno se le denomina "Stress Stif fening", o endurecimiento por tensión. El término "Stress Stif fening" se refiere al acoplamiento entre la tensión de membrana y el

desplazamiento lateral asociado con la flexión. La rigidez de flexión de una viga, arco, placa o Shell aumenta por la tensión de membrana de tracción, y disminuye por la

tensión de membrana de compresión. Cuando la tensión de membrana de compresión es elevada puede anular la rigidez de flexión, es decir, la estructura pandea, a este

fenómeno se le denomina " Buckling" o también "Stress Softening".

La tensión de membrana se puede considerar despreciable en piezas macizas, pero es muy importante en piezas de pared fina o de espesor reducido como son las

estructuras de chapa. Ojo!!, porque mucha gente sigue pensando que el análisis no lineal tiene que ver exclusivamente con la plastificación del material, pero en la vida

real los fallos por colapso de la estructura debido a no linealidades geométricas (o sea, pandeo) está a a la orden del día.

Resultados de desplazamientos (mm) del Análisis Estático No Lineal (NLSTATIC SOL106)

q 3.3. Resultados de Tensiones vonMises (MPa)La siguiente imagen muestra los valores de tensiones vonMises en los elementos Shell CQUAD4:


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Resultados de tensiones vonMises (MPa) del Análisis Estático No Lineal (NLSTATIC 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 laflexión. Este efecto de rigidez de membrana únicamente se puede capturar mediante un análisis no lineal por la geometría. Así, a mayor carga que

produzca estados de tensión a tracción en la estructura, mayor rigidez. El efecto contrario se conoce como "Stress Softening", o Pandeo, aparececuando la estructura trabaja a compresión y puede causar el colapso de la estructura.

Aquí concluye el Tutorial de Análisis Estático Lineal y No Lineal con Uniones Soldadas Pto-a-Pto y Contactos nodo-a-nodo, espero que os hayaresultado interesante y útil a la vez.

Saludos,Blas.

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