• BEAM CROSS SECTION using SURFACE with REFERENCE POINT on FEMAP

En FEMAP desde hace varias versiones tenemos disponible una utilidad muy interesante para generar las propiedades de la Sección Transversal de elementos 1-D tipo viga CBAR/CBEAM a partir de la geometría CAD 3-D Sólida que permite crear el  PUNTO DE REFERENCIA a la vez que seleccionamos la superficie correspondiente a la sección transversal de la viga sobre la geometría CAD 3-D. Para que se active esta opción durante la creación de la Sección Transversal  de Vigas deberás seleccionar en FEMAP tanto el método Standard como Shape = General Section.

beam-cross-section-definition

El Punto de Referencia sólo se usa cuando se asignan los atributos de mallado a curvas usando la orden Mesh > Mesh Control > Attributes along Curve, siendo una manera cómoda de definir automáticamente el #OFFSET del centro de cortadura en secciones no simétricas.

mesh-attributes-along-curve

Aquí os dejo un vídeo explicando las ventajas de utilizar el PUNTO DE REFERENCIA a la hora de prescribir los attributos en curvas para mallar con elementos CBAR/CBEAM. Se trata de un ensamblaje de Aluminio 6066 (T6) compuesto por una placa de espesor 2.5 mm reforzada con perfiles tubulares de dimensiones 25x15x2.5 mm que se desean mallar con elementos 1-D viga CBEAM.

dimensiones-modelo

Se crea la superficie media de la placa para mallar con elementos 2-D Shell CQUAD4.

midsurface

Modelo final con la placa mallada con elementos 2-D Shell CQUAD4 y las vigas malladas con elementos CBEAM. La curva utilizada para mallar las vigas es la misma curva de la superficie media, por tanto los elementos CBEAM comparten nodos con los elementos CQUAD4. La clave está en utilizar como REFERENCE POINT el punto situado en la curva de la superficie media.

malla-shell-beam

Y aquí tenéis el vídeo con el ejemplo explicado paso-a-paso:

Saludos,
Blas.

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54.- Nueva Versión de FEMAP V11.1 (Noviembre 2013)

NUEVA VERSIÓN de FEMAP v11.1

FEMAP™ V11.1 es la nueva versión del modelador geométrico, pre- y postprocesador de Elementos Finitos más potente del mercado, disponible ya para descarga desde el GTAC. FEMAP V11.1 incluye también la última versión del solver NX™ Nastran V9.0.

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51.- Thermal Coupling Tutorial

Hello!,
This is my first tutorial fully written on english, then I beg your pardon for any sintax error or mistake I made have — thanks!.

In the following link you have a FEMAP & NX NASTRAN Tutorial explained step-by-step dealing with Thermal Coupling of Steady-State Heat Transfer Finite Element Analysis from CHIP to PCB (Printed Circuit Board) with GLUE Surface-to-Surface Thermal Contact and Orthotropic Material Properties:

http://www.iberisa.com/soporte/femap/termico/Heat_Transfer_from_Chip_to_PCB.htm

I have created in FEMAP the following picture that explains the problem very well:

MODELO

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48.- CATAMARÁN DE ALTA VELOCIDAD Mallado y Analizado con FEMAP y NX Nastran

Gary Davidson, Senior Director del Dpto. de Estructuras de la empresa Revolution Design (Australia) nos explica en este vídeo cómo el uso de FEMAP y NX NASTRAN ha sido clave en el Diseño, Mallado y Análisis por Elementos Finitos de un Catamarán de alta velocidad.

CATAMARAN_small

foto_catamaran_small

catamaran_bottom_small

Saludos,
Blas.

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41.- FEMAP MIDSURFACE MODELING: Método “OFFSET”

Midsurface Modeling” se denomina así el proceso de extracción de la superficie media entre dos caras paralelas de la pared de un sólido con el objetivo de preparar la geometría para mallar con elementos Shell 2-D CQUAD4 en orden a reducir la complejidad del modelo y aumentar la precisión y exactitud del Análisis por Elementos Finitos.

Es un recurso muy potente, versátil y de máxima importancia, particularmente en análisis avanzados (lineales y no lineales) donde, por ejemplo, sería imposible abordar un problema de Análisis No Lineal Dinámico Transitorio Implícito (SOL601,129) con cientos de steps en caso de mallar con elementos sólidos tetraédricos CTETRA, el tamaño de la base de datos sería enorme, probablemente cientos de Gigas, habría que disponer de cientos de GB de memoria RAM para poder abrir el modelo debido al enorme tamaño de la base de datos resultante. Por esta razón es crítico conocer bien cómo crear superficies medias de forma rápida y eficiente para mallar con elementos Shell CQUAD4, en la práctica profesional del experto analista son los elementos más utilizados.

En FEMAP existen numerosas funcionalidades para la creación más o menos automática de superficies medias, las dos más importantes son:

  • Geometry > Midsurface > Automatic…“: agrupa en un mismo comando las tres órdenes siguientes de creación semi-manual de una superficie media: Generate, Intersect y Cleanup. La orden solicita que se introduzca una distancia máxima de búsqueda de pares de superficies, crea las superficies medias, las recorta y borra los trozos que sobran.

Las tareas que lleva a cabo esta orden son las siguientes:

Midsurface Auto
xxxx Surface(s) Selected…
Examining Surfaces…
Extracting Mid-Surfaces…
Removing Duplicates…
Intersecting Mid-Surfaces…
Identifying Unnecessary Mid-Surfaces…
Deleting Unnecessary Mid-Surfaces…

  • Geometry > Midsurface > Offset Tangent Surfaces…“: se utiliza preferentemente sólo con sólidos de espesor constante. La orden pide seleccionar una cara, busca todas las que sean tangentes en base a una tolerancia dada y genera la superficie media. Tiene una peculiaridad muy importante: las superficies medias generadas con el método OFFSET ya están “cosidas“, todas forman un único cuerpo, lo cual facilita el posterior mallado.

La utilización de una u otra orden dependerá en general del tipo de geometría de partida. Por ejemplo, en el siguiente modelo CAD 3-D sólido existe una intersección en T que condiciona como más adecuado el uso del método “Automatic” en vez de “Offset“.

La siguiente imagen muestra la malla generada a base de elementos Shell 2-D CQUAD4. Sobre dicha malla se representa el reparto de la calidad de los elementos utilizando el parámetro de distorsión de la malla ALTERNATE TAPER (se considera fallo cuando Q4_TAPER > 0.5) que en general es el parámetro de control de distorsión de la malla más exigente de NX Nastran con los elementos Shell CQUAD4.

La siguiente imagen muestra la distribución de la calidad de la malla en el modelo de elementos finitos utilizando el parámetro de distorsión de los elementos en base a la relación de aspecto (ASPECT RATIO, AR). Se considera fallo cuando el valor máximo es AR > 10.

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 y exclusivo para nuestros clientes de IBERISA.

Saludos,
Blas.

35.- EJEMPLOS DE APLICACIÓN: ORBEA Rallon X10

Hola!,
Es un lujo poder combinar la ingeniería y el placer por los Elementos Finitos usando FEMAP y NX NASTRAN con el amor por la bicicleta de montaña MTB, todo ello se ha visto reunido en este “ejercicio de ingeniería” realizado con la ORBEA Rallon X10, una máquina perfecta para practicar la especialidad Enduro en MTB con descensos rápidos en la montaña.

La siguiente imagen muestra la malla por elementos finitos del cuadro a partir del modelo CAD 3-D utilizando elementos Shell 2-D CQUAD4 y elementos sólidos 3-D CHEXA de 8-nodos. La capacidad de FEMAP de creación automática de superficies medias (midsurfacing) a partir de modelos sólidos es vital a la hora de afrontar el mallado con elementos Shell de componentes de pequeño espesor y gran longitud. Masivamente he utilizado la capacidad de FEMAP y NX NASTRAN de unir mallas incompatibles Shell-Sólido mediante la opción “GLUE edge-to-face” y mallas no coincidentes Sólido-Sólido con “GLUE Face-to-face“, lo cual ofrece una total libertad de mallado y permite concentrarnos en obtener mallas de máxima calidad y mínima distorsión. El uso de elementos hexaédricos permite reducir el tamaño del modelo al máximo manteniendo una elevada precisión de resultados a un coste muy reducido gracias a las capacidades de mallado hexaédrico de FEMAP (haz click en la imagen para verla en su tamaño completo).

La siguiente imagen muestra el detalle de la unión entre elementos sólidos Tetraédricos 3-D CTETRA de 10-nodos y elementos viga 1-D CBEAM utilizando elementos rígidos RBE2: es un recurso muy interesante que utilizo muy a menudo para reducir el tamaño del modelo en componentes que actúan como una viga, trabajando masivamente a flexión (haz click en la imagen para verla en su tamaño completo).

En la imagen siguiente se muestra de forma comparativa la malla y la geometría de base que hace posible ese mallado tan precioso. Las claves para conseguir mallas de buena calidad son tres: partir, partir y partir!!. Es vital particionar correctamente la geometría, en FEMAP se pueden seguir múltiples caminos para conseguir una malla de calidad, los conceptos son básicos, siempre lo mismo, por eso es importante practicar y aprender bien el concepto ya que las posibilidades son numerosas.

Utilizando mallas sólidas a base de elementos hexaédricos CHEXA de 8-nodos se consiguen dos objetivos: excelente calidad de resultados (especialmente en problemas de contacto) y reducido tamaño del modelo, vital de cara a realizar análisis dinámicos tanto lineales como no lineales (haz click en la imagen para verla en su tamaño completo).


Y por último os dejo un detalle más de mallado: los agujeros en FEMAP no son un problema, podemos incluirlos perfectamente en cualquier malla local con total precisión, tenéis disponibles recursos muy potentes tales como “WASHER” y “PAD” tanto en el MESHING TOOLBOX para actualizar la malla de forma interactiva como en “Geometry > Curve – From Surface“. Las órdenes “Split Point-to-Point“, “Split Point-to-Edge“, etc.. son muy valiosas para dividir la geometría de forma rápida, ¿OK? — a disfrutar!!.

Saludos,
Blas.

Contacto Rígido Curva-a-Superficie (GLUE Edge-to-Surface Contact), por Jim Bernard (SIEMENS PLM)

Hola!,
Las uniones rígidas tipo GLUECurva-a-Superficie” son un método simple y efectivo de unir mallas no coincidentes durante la fase del análisis (es decir, a nivel de solver) al realizar el cálculo con NX Nastran V7.1, es una capacidad específica del solver NX NASTRAN V7.1 que FEMAP V10.2 explota perfectamente y ofrece grandes beneficios para el usuario de cara a crear modelos de elementos finitos de forma rápida y eficiente.

Las capacidades de la unión rígida tipo GLUE “curva-a-superficie” son las siguientes:

  • Transferencia correcta de cargas y desplazamientos: permite obtener unos resultados exactos de tensiones y deformaciones en el interface entre elementos Shell-Shell o Shell-Solid. Los nodos en la unión no tienen que ser coincidentes.
  • En las uniones rígidas tipo GLUECurva-a-Superficie” el solver NX Nastran 7.1 crea internamente conexiones tipo soldadura para prevenir el movimiento relativo en todas las direcciones.
  • Soporta todas los tipos de análisis del solver NX NASTRAN 7.1, salvo SOL144-146, 153, 159, SOL601 y SOL701.
  • Trabaja con todo tipo de elementos Shell y Sólidos:
    • El contacto rígido “Curva-a-Superficie” se puede utilizar tanto con mallas “Shell-con-Shell” como “Shell-con-Sólido”.
    • El contacto rígido “Superficie-a-Superficie” tiene las mismas prestaciones, se puede utilizar tanto con mallas “Shell-con-Shell” como “Shell-con-Sólido”.
  • No aumenta el nº de grados de libertad del modelo (DOF) ni el tiempo de cálculo.
  • No requiere una especial manipulación ni de la malla ni de la geometría: las caras y aristas a unir no necesitan ser coincidentes, la malla tampoco, por tanto ofrece una libertad de mallado total para generar mallas con la mínima distorsión y elementos de la máxima calidad ya que no es necesario calcular intersecciones entre superficies medias, lo cual ahorra mucho tiempo de preparación de la geometría para el mallado (generar superficies medias, extender hasta la intersección, recortar, etc..).

Ejemplo: Unión en “T”

El siguiente ejemplo demuestra la eficacia y total precisión de la unión tipo GLUE “curva-a-superficie” mediante el análisis estático lineal de dos chapas en forma de “T” malladas tanto con elementos 2-D Shell como 3-D Sólidos comparando el método GLUE de NX Nastran V7.1 con los métodos clásicos de unión de mallas tales como “mergear” nodos directamente o usar elementos rígidos RBE.

Conclusiones:

  • La rigidez de la unión tipo GLUE “Curva-a-Superficie” es perfecta con elementos Shell FINOS y GRUESOS:
    • Los resultados de Desplazamientos son comparables al modelo mallado por completo con elementos sólidos 3-D CHEXA.
    • No es sensible a la distancia de la mitad del espesor (½ t1) entre la placa y el refuerzo.
  • La unión tipo GLUE “curva-a-superficie” constituye un método muy efectivo para ahorrar tiempo de pre-procesado en la creación de modelos de estructuras de chapa soldadas mediante superficies medias.
    • Las superficies medias no se tienen que extender hasta su intersección, ni ser recortadas, por tanto el proceso de mallado se simplifica mucho y es más rápido.
  • La unión tipo GLUE “curva-a-superficie” es el método de conexión preferido especialmente para unir elementos Shell GRUESOS: este detalle es muy importante, se demuestra que el método de unión tipo GLUE entre elementos Shell GRUESOS es mucho más exacto que el método clásico de unión directa “mergeando” nodos entre mallas coincidentes, en la unión tipo GLUE la fuerza de unión está distribuida sobre un área de superficie más realista, en cambio en la unión directa Shell/Shell la unión es mucho más flexible que en la realidad, el modelo Shell requiere una rigidez adicional cuanto mayor sea la superficie de solapamiento del material (es decir, cuanto mayor sea el espesor del refuerzo).
  • En resumen, la unión GLUE “curva-a-superficie” tiene una rigidez comparable al modelo sólido más exacto mallado con elementos 3-D CHEXA.
  • Además la tecnología es computacionalmente muy eficiente: se han analizado modelos con millones de elementos de conexión.
  • Existen planes para extender la tecnología a otras disciplinas.
  • La nueva versión de NX NASTRAN V8.0 incluye como novedad “glue surface tractions for solid and shell elements” disponible en análisis estático lineal SOL101, Análisis de frecuencias SOL103 y Pandeo lineal (SOL105).

El siguiente vídeo enseña cómo usar esta potente capacidad de contacto GLUE “curva-a-superficie” en FEMAP V10.2:

Saludos,
Blas.