Progetti

Solutore LS-DYNA 3D in ambiente Femap

crash tubo rettangolare

Il software commerciale LS-DYNA 3D è tra i più potenti e diffusi solutori FEM non lineari. Il programma è in grado di effettuare analisi di tensioni e deformazioni in campo plastico.

deformazione plastica di un profilo quadrato

In questo elaborato si propone di illustrare il metodo con cui realizzare modelli per il software LS-DYNA 3D mediante il software FEM Femap 10. Tale software verrà utilizzato quindi per il pre e il post processing, lasciando invece al programma LS-DYNA 3D il compito di eseguire i calcoli. Per convalidare le metodologie sopra descritte si effettueranno le analisi FEM su modelli semplici di cui si conoscono le formule analitiche della forza media di crash. Si confronteranno poi i risultati ottenuti mediante le simulazioni con i conti analitici.

cerniere plastiche

Le formule analitiche che descrivono il comportamento dei tubi circolari in parete sottile soggetti ad impatto assiale sono dovute agli studi di J. M. Alexander. Per le sezioni quadrate si fa riferimenti agli studi di T. Wierzbicki e W. Abramowicz che portarono all’identificazione di tre modalità di collasso della struttura.

Crash di un tubo a sezione sottile

Il modello FEM del tubo in esame è stato realizzato con le seguenti caratteristiche:

  • Materiale: Fe360
  • Densità: 7850 kg/m3
  • Modulo di Young: 206 GPa
  • Coefficiente di Poisson: 0.33
  • Tensione di snervamento: 240 MPa

Effettuata la mesh sulla struttura sono stati creati 12050 elementi, sufficienti a descrivere il comportamento della struttura. La massa impattante pari a 741 Kg è stata schematizzata da un elemento rigid. I vincoli imposti alla struttura hanno consentito la sola traslazione lungo l’asse Z sia per i bordi, sia per la massa. In questo modo si riesce a simulare la presenza di una guida come nelle prove sperimentali. Sono state inoltre attivate le connessioni “Own” di autocontatto del tubo.

mesh tubo quadrato

 

Il tempo di durata dell’analisi è di 0.03 secondi e lo step di calcolo pari a 0.0005  secondi. I risultati ottenuti mediante le simulazioni sono estremamente fedeli a quelli ottenuti con le formule analitiche L’analisi condotta ha inoltre messo in evidenza l’elevata capacità delle strutture tubolari in parete sottile di assorbire energia quando sono deformate assialmente. Infatti il formarsi di un elevato numero di cerniere plastiche permette l’immagazzinamento di un elevato quantitativo di energia di deformazione.

Clicca qui sotto per scaricare la relazione completa del progetto.

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