LABORATÓRIO 03 DE MPP-34

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Kátia Galindo de Escobar
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1 LABORATÓRIO 03 DE MPP-34 Exercício 1 - Modelagem de uma chapa entalhada Descrição do modelo: Uma chapa com entalhe circular é carregada em tração. Como há dois planos de simetria, é possível modelar apenas 1/4 da chapa. O entalhe circular tem raio 20 mm. A chapa tem 1 mm de espessura e é feita de aço com as seguintes propriedades: E = GPa, ν = 0.30 e ρ = 7800 kg/m N/m y x 300 mm 100 mm r = 20 mm 80 mm 80 mm 1) Crie um database na área de trabalho (desktop). Para isso abra o Patran Em File, New..., crie um database com o nome chapa1.db. 2) Em Geometry escolha as opções Action: Create, Object: Curve, Method: Point como mostra a figura a seguir.

Na caixa Starting Point List digite [0.1 0 0] e na caixa Ending point List digite [0.1 0.1 0]. Clique no botão Apply. Na caixa Starting Point List digite [0 0.

Na caixa Radius digite 0.02. Na caixa End Angle digite 45.0. Clique no botão Apply. Novamente, na caixa Radius digite 0.02. Na caixa Start Angle digite 45.0. Na caixa End Angle digite 90.0. Clique no botão Apply. Para visualizar a numeração das curvas criadas vá em Display (ver figura abaixo), Geometry.

2 Na caixa Starting Point List digite [ ] e na caixa Ending point List digite [ ]. Clique no botão Apply. Na caixa Starting Point List digite [ ] e na caixa Ending point List digite [ ]. Clique no botão Apply. Na caixa Starting Point List digite [ ] e na caixa Ending point List digite [ ]. Clique no botão Apply. 3) Ainda em Geometry escolha as opções Action: Create, Object: Curve, Method: 2D ArcAngles. Na caixa Radius digite Na caixa End Angle digite Clique no botão Apply. Novamente, na caixa Radius digite Na caixa Start Angle digite Na caixa End Angle digite Clique no botão Apply. Para visualizar a numeração das curvas criadas vá em Display (ver figura abaixo), Geometry... e selecione com o mouse o Label associado com Curve:. Clique no botão Apply. Clique no botão Cancel.

3 4) Ainda em Geometry escolha as opções Action: Create, Object: Surface, Method: Curve. Na caixa Starting Curve List digite curve e na caixa Ending Curve List digite curve Clique no botão Apply. Três superfícies foram criadas. Volte em Display, Geometry... e selecione com o mouse o Label associado com Surface:. Clique no botão Apply. Clique no botão Cancel. 5) Em Properties encontre o botão Isotropic mostrado na figura abaixo e clique nele. Escolha as opções Action: Create, Object: Isotropic, Method: Manual Input. Em Material Name digite Aco (não use cedilha). Clique no botão Input Properties... Para informar as propriedades mecânicas preencha as caixas com os valores das respectivas propriedades elásticas (Elastic Modulus, Poisson Ratio e Density). Cuidado com as unidades Clique no botão OK. Clique no botão Apply. O material foi criado e deve estar na janela Existing Materials. 6) Ainda em Properties encontre o botão 2D Properties Shell mostrado na figura abaixo. Escolha as opções Action: Create, Object: 2D, Type: Shell. Em Property Set Name digite steel_plate. Clique no botão Input Properties... Clique no botão para abrir a janela de seleção de material. Com o mouse selecione o material Aco.Na caixa Thickenss informe a espessura da chapa de 1 mm (cuidado com as unidades). Clique no botão OK. Clique no botão Select Application Region. Posicione o cursor na caixa Select Members e selecione com o mouse a superfície 1 criada. Clique no botão Add. Posicione o cursor na caixa Select Members e selecione com o mouse a superfície 2 criada. Clique no botão Add. Posicione o cursor na caixa Select Members e selecione com o mouse a superfície 3 criada. Clique no botão Add. Clique no botão OK. Clique no botão Apply. A propriedade criada deve estar na janela Sets By:.

4 7) Em Meshing escolha as opções Action: Create, Object: Mesh, Type: Surface. Na opção Mesher selecione Hybrid. Na caixa Surface List digite surface 1:3. Note que o tamanho do elemento é automaticamente calculado como 0.03 em Global Edge Length. Esse tamanho está muito grande. Digite o novo tamanho de 0.01 e em seguida clique no botão Apply. Quatrocentos e cinco elementos serão criados como mostra a figura a seguir. 8) Em Loads/BCs escolha as opções Action: Create, Object: Displacement, Type: Nodal. Em New Set Name digite sx. Clique no botão Input Data... e preencha Translations <T1 T2 T3> com <, 0, >. Clique no botão OK. Clique no botão Select Application Region... Certifique-se que o botão Select: está selecionado como Geometry. No menu vertical mostrado na figura abaixo selecione o ícone de Curve or Edge.

A curva selecionada está agora impedida de se mover na direção y. Em New Set Name digite sy.

5 Posicione o cursor na caixa Select Geometry Entities e com o mouse selecione a aresta mostrada na figura a seguir. Clique no botão Add. Clique no botão OK. Clique no botão Apply. A curva selecionada está agora impedida de se mover na direção y. Em New Set Name digite sy. Clique no botão Input Data... e preencha Translations <T1 T2 T3> com <0,, >. Clique no botão OK.

Clique no botão Select Application Region... Certifique-se que o botão Select: está selecionado como Geometry. Posicione o cursor na caixa Select Geometry Entities e digite surface 2.3 3.1.

6 Clique no botão Select Application Region... Certifique-se que o botão Select: está selecionado como Geometry. Posicione o cursor na caixa Select Geometry Entities e digite surface Clique no botão Add. Clique no botão OK. Clique no botão Apply. As arestas selecionadas estão agora impedidas de se moverem na direção x. Em New Set Name digite membrana. Clique no botão Input Data... e preencha Translations <T1 T2 T3> com <,, 0> e Rotations <R1 R2 R3> com < 0, 0, 0>. Clique no botão OK. Clique no botão Select Application Region... Certifique-se que o botão Select: está selecionado como Geometry. No menu vertical mostrado na figura abaixo selecione o ícone de Surface or Face. Posicione o cursor na caixa Select Geometry Entities e digite surface 1:3. Clique no botão Add. Clique no botão OK. Clique no botão Apply. A chapa toda agora se comportará como uma membrana com deformações apenas no plano xy. 9) Ainda em Loads/BCs encontre o botão LBC Fields Create Spatial mostrado na figura abaixo.

7 Escolha as opções Action: Create, Object: Spatial, Method: PCL Function. Em Field Name digite forca_y. Em Field Type selecione Vector. Na caixa Second Component digite 1.0E6. Clique no botão Apply. 10) Ainda em Loads/BCs opções Action: Create, Object: Distributed Load, Type: Element Uniform. Em New Set Name digite forca_distr. Clique no botão Input Data... e posicione o cursor na caixa Force <F1 F2 F3>. Com o mouse selecione forca_y na caixa Spatial Fields. Clique no botão OK. Clique no botão Select Application Region... Na caixa Select Geometry Entities digite surface 3.2. Clique no botão Add. Clique no botão OK. Clique no botão Apply. Uma força distribuída por comprimento de 1000 N/m foi aplicada na direção y. 11) Em Analysis escolha as opções Action: Analyze, Object: Entire Model, Method: Analysis Deck. Clique no botão Apply. Um arquivo BDF (bulk data file) deve ter sido criado na pasta de temporária criada no item 1 com o nome de chapa1.bdf. Execute o Nastran com o arquivo chapa1.bdf criado. Para isso localize a pasta de instalação do Nastran que deve estar em C:\MSC.Software\MSC_Nastran\20121\bin e certifique-se que o arquivo executável nastran.exe está presente. Em seguida abra uma janela de comando do DOS (Iniciar -> Acessórios -> Prompt de comando). Nessa janela mude a pasta para a pasta de trabalho criada. Por exemplo, se a sua pasta estiver em C:\MinhaPasta digite o comando cd C:\MinhaPasta. Execute o Nastran via janela do DOS pelo comando C:\MSC.Software\MSC_Nastran\20121\bin\nastran portico3d.bdf auth=1700@ ) Quando a análise estiver completa vá em Analysis escolha as opções Action: Access Results, Object: Attach XDB, Method: Result Entities. Clique no botão Select Results File... Escolha o arquivo chapa1.xdb. Clique no botão Apply. 13) Em Results escolha as opções Action: Create, Object: Quick Plot. Em Select Fringe Result selecione Displacements, Translational e em Select Deformation Result também selecione Displacements, Translational. Clique no botão Apply. Seu deslocamento máximo deve ser de 1.95 mm na direção y. Para visualizar as tensões de von Mises na chapa em Select Fringe Result selecione Stress Tensor, e em Select Deformation Result selecione Displacements, Translational. Clique no botão Apply. Sua tensão máxima deve ser de 2.64 GPa próximo ao entalhe.

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