ADAPTIVE MESH AND DISTORTION CONTROL - ABAQUS Autor: Nikolas Woellner DEMEC – Departamento de...
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ADAPTIVE MESH AND DISTORTION CONTROL - ABAQUS
Autor: Nikolas Woellner
DEMEC – Departamento de Engenharia MecânicaLABCONF – Laboratório de Conformação
INTRODUÇÃO
Processos com deformações severas
Distorção da malha de elementos finitos
Ferramentas de adaptação de malha
Minimização da distorção
Adaptive Mesh and Distortion Control
Reduzindo Melhorando a proporção entre elementos
Adaptive Mesh and Distortion Control
APLICAÇÕES
- Adaptação contínua para análises transientes que sofrem grandes deformações.
- Solução para modelos em processos em estado estacionário.
- Análise de uma fase transiente em um processo em estado estacionário.
Adaptive Mesh and Distortion Control
RELAÇÕES ENTRE A MALHA E O MATERIAL
- Descrição Lagrangiana
- Descrição Euleriana.
- Método Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE).
Adaptive Mesh and Distortion Control
DOMÍNIOS DA MALHA
Definem as regiões do modelo em que a malha pode mover-se independentemente da movimentação do material.
- Múltiplos domínios podem ser definidos
- Default: domínio de malha definido em um step anterior permanece inalterável no step seguinte.
- Podem ser adicionados, modificados ou removidos
step-by- step.
Adaptive Mesh and Distortion Control
EULERIANO - DOMÍNIOS
A malha define um volume de controle para o problema, fazendo com que o material se mova através da malha.
Itens a serem especificados:
- Se o escoamento é para dentro ou fora da superfície.
- Restrições da malha: fixar no espaço de forma que não se mova junto com o material.
- Restrições do material: Comportamento nos contornos.
Adaptive Mesh and Distortion Control
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LAGRANGIANO - DOMÍNIOS
A malha representa o mesmo domínio de material a todo o tempo.
Na fronteira de um domínio Lagrangiano a malha seguirá o material na direção normal à fronteira.
Esta técnica é frequentemente utilizada para analisar problemas transientes ou quase-estáticos com grandes deformações.
Adaptive Mesh and Distortion Control
70%
Adaptive Mesh and Distortion Control
100%
* Fica clara a necessidade de adaptação
Adaptive Mesh and Distortion Control
MÉTODO ‘ALE’ DE ADAPTAÇÃO - DOMÍNIOS
- Uma malha mais suave é gerada entre intervalos regulares para reduzir a distorção no elemento e manter boas proporções de elementos.
- A mesma topologia de malhas é mantida – o número de nós e elementos e suas conectividades não são alteradas.
- Pode ser usado para análise em problemas Lagrangianos e Eulerianos.
Adaptive Mesh and Distortion Control
- Tempo: Melhorar a qualidade da malha aumenta o incremento de tempo estável, o que compensa o tempo adicional para incrementar a malha adaptativa.
- Dispersão da adaptação no modelo: Suporta as características de todos os steps dependentes (contact, mass scaling, etc.).
- Materiais: Exceções: Presença de rachaduras frágeis e materiais hiperelásticos*.
- Default: Uma vez que a região do modelo que usará a malha adaptativa é identificada, o algoritmo é automático.
Adaptive Mesh and Distortion Control
Combina as ferramentas da análise puramente Lagrangiana e a análise puramente Euleriana:
• O movimento de malha é associado ao movimento do material somente quando necessário (em fronteiras livres).
• Caso contrário, os movimentos da malha e do material são independentes.
Nós no interior se ajustam em todas as direções
Nós ao longo da fronteira movem-se com o material na direção normal a esta. Ajustes tangenciais.
Adaptive Mesh and Distortion Control
Frequência da adaptação da malha afeta:
- Qualidade da malha - Eficiência computacional
Adaptive Mesh and Distortion Control
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EXEMPLO
Impacto de uma haste:
1) Análise puramente Lagrangiana (sem adaptação ALE).
2) Adaptação por default ALE:Nós movem-se com o material na direção normal à superfície.Nós se ajustam tangencialmente à superfície.
3) Adaptação ALE com restrições:Nós podem mover-se com o material livremente.Nós se ajustam dentro da haste.
Adaptive Mesh and Distortion Control
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SAÍDAS - ALE
Devem ser interpretadas com cuidado:
- Os valores dos resultados em locais específicos da malha não são ligados aos valores de pontos particulares do material.
- Uma partícula de material que é coincidente com um ponto de elemento de integração no início de um step, não pode permanecer assim ao longo do step.
Adaptive Mesh and Distortion Control
Solução: Traços de partículas
Adaptive Mesh and Distortion Control
Por default, resumos de informações de cada step são impressos, incluindo:
• O percentual médio de nós que se moveram.
• O percentual máximo de nós que se moveram.
• A percentagem mínima de nós que se moveram.
• O número médio de varreduras.
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CONTROLE DE DISTORÇÃO
Ativado por default em materiais hiperelásticos
- Não se preocupa em manter uma malha de qualidade durante toda a análise
- Variável de saída: energia dissipada por controle de distorção