Análise Quase Estática

Apresentação em tema: "Análise Quase Estática"— Transcrição da apresentação:

1 Análise Quase Estática
Julia Carolina Feltrin Boell

2 Análise quase estática
Transição da estática para a dinâmica – Velocidade do ferramental inferior a 10 m/s Semelhanças com o modo estático

3 Introdução Problemas não lineares quase estáticos geralmente envolvem:
Condições de contato muito complexas Grandes deformações (possibilidade de deformação na malha)

4 Aplicações Simulações na conformação de metais:
Bulk forming (drawing, laminação, extrusão, upsetting, etc.) Conformação de chapa (stretching, drawing) Análise de colapso quase estático Carregamento quase estático de componentes flexíveis de borracha

5 O ABAQUS oferece dois solvers:
Implícito (Equilíbrio estático verdadeiro) Explícito (Equilíbrio dinâmico verdadeiro) Problemas estáticos altamente não-lineares: solver mais eficiente é o explícito. (Problemas tridimensionais envolvendo contato e grande deformações)

6 Exemplo de utilização:
Deep drawing de um reservatório de óleo. Será feita a análise com solver explícito e implícito. Placa – elementos de casca Ferramentas – Rígidas

7 Método implícito 20 vezes mais caro
Não converge no ponto de enrugamento

8 Simulações quase estáticas utilizando Dinâmica explícita
Originalmente para modelagem de impacto em alta velocidade Inercia tem papel principal Impraticável modelagem no período de tempo natural Necessidade de aumento artificial da velocidade ao longo do processo

9 Estratégias para diminuição dos incrementos pelo aumento da velocidade:
Aumento da taxa de carregamento (redução da escala do tempo da simulação) Escala de massa (aumento do tempo do incremento) Aumento da velocidade: Estado de equilíbrio estático em equilíbrio dinâmico

10 Objetivo: Menor período de tempo e menor escala de massa em que a inércia ainda seja dominante e significante.

11 Balanço de energia Avaliar se a simulação tem uma resposta quase estática apropriada. Num teste de tração: Força externa = energia interna

12 Num teste quase estático:
Forças de inércia desprezíveis Velocidade do material muito baixa Energia cinética desprezível Com o aumento da velocidade: Resposta mais dinâmica Velocidade do material e energia cinética significantes

13 A energia cinética do material deformando não deve ser superior a 1-5% da energia interna
Difícil nos primeiros estágios (movimentação na deformação inicial): Utilizar smooth step Energia cinética dos corpos rígidos não influencia

14 Deep drawing de uma caixa
Três velocidades 3 m/s (27929 incrementos de tempo) 30 m/s (2704 incrementos de tempo) 150 m/s (529 incrementos de tempo) Afinamento irreal na maior velocidade – Energia cinética representa grande fração da energia interna)

15 Taxa de Carregamento A resposta dominante da análise será o primeiro modo estrutural A frequência desse modo é utilizada para estimar a velocidade de impacto Limitar a velocidade a 1% da velocidade de onda do material (5000 m/s)

16 É necessário analisar os resultados:
Velocidade excessiva da ferramenta promove Estiramento localizado irreal Jetting Taxas de carregamento excessivas em análise de colapso quase-estático Passos iniciais incoerentes na curva carregamentoXdeslocamento Buckling localizado perto da aplicação do carregamento

17 Escala de massa Aumento da taxa de carregamento para um modelo quase estático eficiente: Taxa de tensão calculada irrealmente alta. Em alguns casos isso não é um problema Se o material é sensível a isso ou é necessário a consideração do período de tempo natural, pode-se empregar a escala de massa

18 Aumento do tempo do incremento para diminuir número de incrementos
Soluções erradas se utilizado excessivamente Itens afetados pelo método: Massa, inercia rotacional, rigidez, elementos infinitos, viscosidade Itens não afetados pelo método: Carregamentos gravitacionais Cálculos de calor Propriedades de fluidos

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20 Pressão viscosa Utilizada para alcançar o equilíbrio quase estático com mínimo número de incrementos: Retirar efeitos dinâmicos de processos com energia cinética. O método faz com que as ondas de pressão que atravessam a superfície livre sejam absorvidas. Não existe reflexão dessa energia para o modelo

21 Tipicamente 1-2% do ρ do material
Coeficiente de pressão viscosa ( 𝑐 𝑣 ) – Crítico para uso eficiente do método. Tipicamente 1-2% do ρ do material Esse método utiliza a simulação dinâmica visto que apresentaria dificuldades nos seguintes aspectos: O modelo não tem estabilidade estática Existe interações complexas entre os corpos