BLOG FEMAP & NX NASTRAN — 2011 in review

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Here’s an excerpt:

The concert hall at the Syndey Opera House holds 2,700 people. This blog was viewed about 12,000 times in 2011. If it were a concert at Sydney Opera House, it would take about 4 sold-out performances for that many people to see it.

Click here to see the complete report.

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ANÁLISIS NO LINEAL AVANZADO CON FEMAP Y NX NASTRAN (SOL601/701)

Hola!,
Detrás del módulo No Lineal Avanzado de NX NASTRAN (SOL601/701) se esconde una auténtica joya tecnológica desconocida por muchos usuarios de FEMAP: es capaz de tratar no linealidades geométricas, incluye numerosos modelos de material no lineal, no linealidades por contacto “superficie-a-superficie” y realiza los siguientes tipos de análisis:

  • No lineal avanzado estático “implícito” (SOL601, 101).
  • No lineal avanzado dinámico transitorio “implícito” (SOL601, 129).
  • No lineal avanzado dinámico transitorio “explícito” (SOL701, 129).
  • Análisis de transferencia de calor en régimen permanente (SOL601, 153).
  • Análisis de transferencia de calor dinámico transitorio (SOL601, 159).
  • Acoplamiento térmico + estructural.

ANÁLISIS DINÁMICO TRANSITORIO “EXPLÍCITO” (SOL701)

El método “explícito” se aplica a la resolución de problemas dinámicos de alta velocidad (high speed-dynamic), por ejemplo muchos problemas de deformación metálica, simular la rotura del material (crush analysis), el impacto de un vehículo contra un muro (crash analysis), explosiones, etc.. En todos los casos el tiempo de solución es comparable a la velocidad de propagación de la onda en la estructura, siendo el método “explícito” (SOL701) la opción más adecuada.

En la siguiente imagen se muestra el análisis dinámico “explícito” del choque entre diferentes bloques considerando el contacto “superficie-a-superficie” y el solver NX NASTRAN (SOL701):

El siguiente modelo muestra el impacto de un proyectil contra un muro analizado en FEMAP utilizando el solver dinámico avanzado transitorio “explícito” NX NASTRAN (SOL701) — fijaros cómo se aprecia en los resultados la propagación de la onda de choque!!:

En la siguiente imagen se aprecia mejor la ruptura de material:

La clave está en activar la opción “Allow Element Rupture” en las propiedades del análisis dinámico transitorio “explícito” (SOL701):

ANÁLISIS NO LINEAL “IMPLÍCITO” (SOL601)

A veces es difícil decidir entre ejecutar un análisis no lineal “implícito” (SOL601) o “explícito” (SOL701): el método implícito permite usar incrementos de tiempo mayores ya que es incondicionalmente estable. Sin embargo, requiere ensamblar la matriz de rigidez y resolver el sistema de ecuaciones, y es iterativo, por tanto el tiempo de cálculo por cada paso de tiempo es relativamente alto. El método explícito usa incrementos de tiempo mucho más pequeños ya que es condicionalmente estable, lo que significa que el intervalo de tiempo (Time Step Size) debe ser menor que un cierto valor de tiempo crítico, que depende del tamaño del elemento más pequeño y de las propiedades del material. Sin embargo, no requiere resolver un sistema de ecuaciones y es no-iterativo, por tanto el esfuerzo computacional por cada paso de tiempo es relativamente bajo.

  • En problemas estáticos lineales y no lineales el método implícito (SOL601) es la única opción.
  • En problemas de transferencia de calor y acoplamiento térmico + estructural el método implícito (SOL601) es la única opción.
  • En problemas dinámicos de baja velocidad (low speed-dynamic) el tiempo de análisis es considerablemente mayor que el tiempo que tarda la onda en propagarse a través de un elemento, por tanto el análisis en este caso está dominado por las bajas frecuencias de la estructura y el método implícito (SOL601) es la opción óptima. Aquí se pueden incluir muchos problemas estructurales dinámicos, algunos problemas de deformación de chapa, terremotos, o el choque de un teléfono contra el suelo (drop test).
  • Un gran número de problemas no lineales dinámicos no se pueden clasificar como de baja o alta velocidad. Aquí se incluyen muchos problemas de choque o conformado de chapa. En estos casos ambos métodos son comparables. Sin embargo, si el intervalo de tiempo es relativamente alto y no hay problemas de convergencia se recomienda usar el método de solución implícito (SOL601).
  • Los requisitos de memoria RAM son otro factor importante: para la misma malla el método explícito (SOL701) requiere menos memoria ya que no guarda la matriz de rigidez pues no requiere resolverla. Esto puede ser significativo para resolver grandes modelos.
  • Y por último, ya que el módulo de Análisis No Lineal Avanzado incluye tanto el solver implícito (SOL601) como explícito (SOL701) con formatos de entrada muy similares el usuario puede cambiar de un análisis a otro mediante RESTART. Por ejemplo, un análisis de deformación metálica se puede empezar con un análisis implícito durante la fase elástica y terminar con un análisis explícito, o en otro caso empezar con un análisis explícito y continuar con la aplicación implícita del efecto de gravedad.

La siguiente imagen muestra el contacto “superficie-a-superficie” entre una barra de acero y el fuelle de material hiperelástico, teniendo además en cuenta el contacto entre los propios pliegues del fuelle. A este tipo de contacto “consigo mismo” se le denomina “self contact” y es una capacidad exclusiva del módulo no lineal avanzado de NX NASTRAN (SOL601) — ver http://www.iberisa.com/soporte/femap/nolinealavanzado/shiftboot.htm

La siguiente imagen muestra el ensayo del vuelco de un vehículo realizado con el módulo no lineal dinámico implícito de NX NASTRAN (SOL601) — haz “clic” en la imagen para ver la animación:

La siguiente secuencia de imágenes muestra los resultados del análisis no lineal del choque de un celular contra el suelo (Drop-Test) realizado con el solver NX NASTRAN (SOL601):

En la siguiente imagen se muestra un problema de contacto “superficie-a-superficie” entre piezas de plástico resuelto mediante “control por desplazamiento” con el solver no lineal estático “implícito” NX NASTRAN (SOL601):

Otro ejemplo de Análisis No Lineal Avanzado de contacto “consigo mismo” realizado con el solver NX NASTRAN (SOL601) — haz “clic” en la imagen para ver la animación:

Y por último aquí os dejo otro ejemplo de Análisis No Lineal Avanzado “implícito” con NX NASTRAN (SOL601) con Contactos superficie-a-superficie “consigo mismo” + grandes deformaciones plásticas — haz “clic” en la imagen para ver la animación:

En fin, tengo montón de ejemplos más que podría seguir enseñando, pero aquí me quedo para no aburrir al personal: espero haber dejado claro la potencia del solver No Lineal Avanzado de NX NASTRAN (SOL601/701), las posibilidades son inmensas!!.

Ah!, fijaros cómo el uso tanto de los elementos 2-D Shell tipo QUAD como de los sólidos hexaédricos 3-D CHEXA es masivo en problemas no lineales — ¡¡nada de triángulos ni tetraedros!!. La razón es bien sencilla: en temas de contacto entre sólidos 3-D los elementos hexaédricos CHEXA de 8-20 nodos se comportan de forma excelente, con un tamaño de modelo muy reducido. Y es que además el módulo No Lineal Avanzado (SOL601/701) es capaz de añadir “a nivel de solver” un nodo en el centro del elemento!!. Fijaros qué maravilla, el usuario malla en FEMAP con elementos CQUAD8 y el solver lo convierte internamente “durante la fase de cálculo” en un elemento Shell de 9-nodos, o malla en FEMAP con elementos 3-D sólidos CHEXA “brick” de 20-nodos y el solver lo convierte internamente durante la fase de cálculo en 27-nodos. El resultado es que en problemas de contacto se mejora terriblemente la convergencia de la solución, y ni te cuento si el problema incluye además materiales hiperelásticos o elastómeros (“rubber-like”) con grandes desplazamientos y deformaciones que convierte el problema en altamente no lineal (severidad extrema!!), el uso de elementos de alto orden es fundamental.

Activando el parámetro ELCV=1 añade un nodo en el centro del elemento Shell

En la imagen se muestran las diferentes opciones que ofrece el solver no lineal avanzado "implícito" de NX NASTRAN (SOL601): el parámetro ELCV=1 se crea activando la opción "9/27-Node Element Conversion"

Aquí os dejo copia del catálogo en formato PDF:
Módulo No Lineal Avanzado de NX NASTRAN (SOL601/701)

Tenéis información completa en nuestra WEB en la siguiente dirección:
http://www.iberisa.com/productos/nxnastran/nx_nastran_advanced_nonlinear.htm

Saludos,
Blas.

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VISOR JT2Go PARA FEMAP V10.3

Hola!,
JT2Go es un visor personal 2D/3D gratuito que permite visualizar formatos *.jt, *.cgm y *.tif y ayudar en las tareas de colaboración entre diferentes equipos de desarrollo. Está basado en Teamcenter, el software de gestión y visualización de ciclo de vida del producto desarrollado por SIEMENS PLM. La nueva versión de FEMAP V10.3 permite exportar el modelo en formato JT.

1.- La ventana de proyecto muestra información relacionada con el modelo 3D o la imagen 2D activa. 2.- La ventana de Vista muestra el modelo 3D o la imagen 2D. Cuando abres ficheros múltiples cada imagen o modelo aparece en ventanas separadas. 3.- La barra de Estado muestra información sobre la sesión actual, incluyendo el progreso de la carga de modelo y la memoria disponible.

JT2Go está diseñado para conectar clientes/provedores y compartir revisiones de diseño, informes de cálculo por elementos finitos, pedir presupuestos, o cualquier otro proceso que requiera compartir prototipos digitales CAD/CAE 3D. El formato del estándar abierto JT es el lenguaje 3D común para la visualización, colaboración e interoperatividad PLM seleccionado por la mayoría de las compañías de desarrollo de producto líderes en todo el mundo. Puedes descargar JT2Go en la siguiente dirección:
http://www.JT2Go.com

En el siguiente vídeo explico la forma de exportar resultados en formato JT desde FEMAP V10.3, espero que os sirva!!.

Descargar vídeo (87.2 MB, 9 min.): http://www.megaupload.com/?d=7U0CK3WL

Saludos,
Blas.

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ANÁLISIS DE FRECUENCIAS (SOL103) DE UN ENSAMBLAJE CON CONTACTOS “SURFACE-TO-SURFACE”

Hola!,
Más de una vez los usuarios de FEMAP y NX NASTRAN me han hecho la siguiente pregunta: ¿Cómo realizar un análisis dinámico de frecuencias (SOL103) de un ensamblaje considerando el contacto “superficie-a-superficie” entre piezas permitiendo que los componentes se desplacen entre sí pero que no penetren unos con otros?. Con NX NASTRAN no hay problema: el solver permite realizar lo que se conoce como un “pre-stiffness modal analysis” a través del comando STATSUB calculando la matriz de rigidez diferencial que incluye la matriz de contacto (función ya disponible en NX Nastran V5.0 desde Abril 2007, ver http://www.iberisa.com/productos/nxnastran/nx_nastran_v5.htm).

MODOS NORMALES

Las siguientes imágenes corresponden a los primeros modos de vibración del ensamblaje sin considerar ningún tipo de contacto, se aprecia la existencia de penetración libre entre componentes.

Mode#1 = 1190.027 Hz

Mode#3 = 1456.516 Hz

MODOS CON CONTACTO

En las siguientes imágenes se muestran animados los modos de vibración #1 y #3 del ensamblaje considerando el contacto “superficie-a-superficie” sin penetración. Además de evidenciarse una forma del modo diferente, el valor numérico de la frecuencia (Hz) de los modos con contacto es notablemente superior (f1=1728 Hz con contacto vs. f1=1190 Hz sin contacto), por tanto a igualdad de masa se demuestra que la rigidez es superior en el modelo considerando el contacto “superficie-a-superficie“.

Mode#1 = 1728.475 Hz

Mode#3 = 2377.522 Hz

El procedimiento aquí explicado abre la puerta a realizar cálculos de frecuencias (SOL103) considerando no sólo contacto “superficie-a-superficie”, sino también ver el efecto de las cargas de tracción o compresión en el comportamiento modal de la estructura, capturando el efecto de rigidización por tensión (stiffening effect) o debilitamiento por cargas de compresión (softening effect).

En el siguiente vídeo explico la forma de hacerlo en FEMAP V10.3, espero que os sirva!!.

Descargar vídeo (242 MB, 27 min.): http://www.megaupload.com/?d=78PM37CT

Saludos,
Blas.

Posted in Análisis de Frecuencias (SEMODES SOL103), Elementos CBAR, Elementos CGAP nodo-a-nodo, Elementos CTETRA, Elementos RBE2, Matriz de Rigidez Diferencial, pre-stiffness modal analysis, Softening effect, STATSUB, Stiffening effect, Surface-to-Surface Contact | Tagged | Leave a comment

¡¡PRUEBA GRATIS FEMAP y NX NASTRAN DURANTE 45 DÍAS!!

Hola!,
Ya puedes descargar y probar las nuevas versiones de FEMAP V10.3 y NX NASTRAN 8.0 y disfrutar gratis durante 45 días con total funcionalidad del solver NX NASTRAN, de la extensa librería de tipos de elementos y de las potentes capacidades de mallado 0-D, 1-D, 2-D y 3-D disponibles en los programas FEMAP y NX NASTRAN, líderes de la industria en simulación y análisis por el Método de los Elementos Finitos (FEM/FEA).

Durante 45-días podrás evaluar la versión completa de FEMAP y NX NASTRAN (E600) incluyendo además los módulos de Análisis Dinámico Avanzado y de Optimización del Diseño. No hay ningún tipo de restricción, ni en cuanto al tamaño máximo del modelo, ni al número de grabaciones o cualquier otro factor que limite tu capacidad para simular y analizar un modelo de elementos finitos por completo, no hay ninguna limitación, incluso cuando la licencia expire el modelo se podrá cargar con la versión comercial de FEMAP V10.3, se trata de hacer llegar a todo el mundo las potentes capacidades de mallado y análisis de FEMAP y NX NASTRAN.

El procedimiento es el siguiente: tras el registro recibirás un e-mail con instrucciones sobre cómo descargar e instalar el software, y por e-mail aparte un fichero de licencia LICENSE.DAT que deberás copiar en el directorio de instalación del programa (fíjate bien que lo copias como LICENSE.DAT, no como LICENSE.DAT.TXT). En esencia recibirás un enlace a un fichero único *.EXE que deberás descargar y ejecutar en tu máquina, así de simple. Durante el proceso de instalación asegúrate de seleccionar la opción de licencia “Network Client”, este paso es crítico, si seleccionas cualquier otra opción el programa simplemente no funcionará.

Si tienes cualquier problema de instalación o funcionamiento, aquí estamos para ayudarte, lo haremos encantado!. Para descargar el programa haz click aquí.

En el siguiente vídeo Mark Sherman (Jefe de Desarrollo de FEMAP) nos explica porqué es importante probar la versión de evaluación de FEMAP.

Saludos,
Blas.

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FEMAP TIPS & TRICKS — INSPECCIÓN VISUAL DE LA CALIDAD DE LA MALLA

Hola!,
Cuando FEMAP termina de mallar un sólido con elementos Tetraédricos 3-D genera en la ventana de mensajes un informe sobre la calidad de la malla, pero como una imagen vale más que mil palabras en este vídeo podréis aprender cómo visualizar en pantalla los elementos que presentan la máxima distorsión y peor calidad, de esta forma el usuario siempre puede evaluar la calidad de la malla antes de ejecutar el análisis por elementos finitos y así garantizar una buena precisión de los resultados.
Saludos,
Blas.

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MALLADO CON ELEMENTOS HEXAÉDRICOS (HEX Meshing-III)

Hola!,
En esta última entrega de Tutoriales sobre el mallado en FEMAP V10.3 de modelos sólidos con elementos “brick” 3-D hexaédricos CHEXA de 8-nodos os voy a explicar un par de trucos que yo utilizo muy a menudo para mallar geometrías de revolución cuando falla el método automático con el siguiente mensaje de error:

Mesh Size on Solid
1 Solid(s) Selected…
Computing Mesh Sizes…
Solid 1 can not be hex meshed. Unable to identify the surfaces for the base and top of the mesh.
 

PREPARACIÓN DE LA GEOMETRÍA

En la imagen siguiente os muestro cómo preparar la geometría para realizar una malla 2-D paramétrica del tipo “plot-only” (también se conoce como “seed meshing”) de excelente calidad que sirva de base a la malla 3-D utilizando las técnicas de partir geometría con “Split Point-to-Edge” y “Curve Washer“:

MALLADO 2-D “PLOT-ONLY”

En la siguiente imagen tenéis la malla 2-D del tipo “Plot-Only” que servirá de base a la malla 3-D sólida hexaédrica, controlando que los paámetros más importantes de distorsión de la malla tales como JACOBIAN y ASPECT RATIO tengan unos valores lo más pequeño posible:

MALLADO 3-D HEXAÉDRICO

Utilizando la orden “Mesh > Revolve > Element” creamos una malla 3-D hexaédrica por rotación de la malla 2-D alrededor del eje de revolución un ángulo de 90º.

La malla resultante tiene una calidad excelente, con una distorsión mínima en la zona de mayor interés del redondeo creando elementos hexaédricos “bricks” de 8-nodos perfectamente construidos, mientras que en la zona próxima al eje de revolución se crean prismas triangulares “wedges” de 6-nodos:

ASOCIACIÓN MALLA + GEOMETRÍA

Y por último sólo nos queda utilizar la orden “Modify > Associativity > Automatic ..” para asociar la malla sólida 3-D con la geometría sólida (puntos, curvas, superficies y sólidos):

FEMAP nos ofrece un resumen con los detalles de la operación de asociar la malla con la geometría, el resultado es perfecto, a efectos prácticos es lo mismo que si hubiéramos mallado directamente el sólido ya que podemos aplicar cargas y condiciones de contorno directamente a la geometría — qué fácil, ¿eh?.

Automatic Associativity
21375 Element(s) Selected…
1 Solid(s) Selected…
Attaching to Solid 1…
  25 Nodes associated with Point(s).
  464 Nodes associated with Curve(s).
  4018 Nodes associated with Surface(s).
  18744 Nodes associated with Solid(s).
  21375 Elements associated with Geometry.

 

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 de IBERISA.

Saludos,
Blas.

Descargar vídeo (216 MB, 26 min.): http://www.megaupload.com/?d=NTXYZXCV

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