0 votes, 0 avg Created by Lőrincz Balázs Az alábbi kérdések arra szolgálnak, hogy felmérd az Abaqus végeselemes modellezéssel kapcsolatos tudásod! Külön köszönet bizonyos kérdésekért Robert Hurlstonnak és csapatának! 1 / 30 Egy intercoolerben szeretnénk vizsgálni a hőmérséklet változás során fellépő igénybevételeket, feszültségeket. CFD analízis eredményei már rendelkezésre állnak. Az alkatrész egy anyagból készül, a kontaktok elhanyagolhatóak. Melyik analízis típus lehet a legalkalmasabb a hőfeszültségek kiértékelésére? Sorosan kapcsolt termomechanikai Teljesen csatolt termomechanikai Csak hőtani Csak mechanikai Mivel a mechanikai viselkedésnek alig van visszahatása a hőtani viselkedésre ebben az esetben, így sorosan érdemes a két számítást kapcsolni, hisz a teljes kapcsolás sokkal több számítási kapacitást igényel. 2 / 30 A tetra elemek rendkívül jól használhatóak komplex geometriák modellezésére. De körültekintően kell őket használni. Melyik típusú tetra elem vezethet túlságosan merev viselkedéshez? Elsőrendű Másodrendű Mindkettő, ezért nem szabad tetra elemeket használni Az elsőrendű tetra elemek főleg durva háló esetén túl merev viselkedést tanúsítanak. Vagy használjunk sűrű hálót, vagy másodrendű tetra elemeket. 3 / 30 Egy vékonyfalú belső nyomással terhelt tartályt akarunk modellezni, hogy meghatározzuk a biztonságos üzemi nyomást. Milyen típusú elem alkalmas leginkább a jelenség modellezésére? Beam elem CAX elem Shell elem 3D elem Ebben az esetben főleg a membrán feszültségek a mértékadóak, ami shell elemekkel jól leképezhető. CAX elemek túlságosan egyszerűek ehhez a problémához, ugyanis egy ilyen biztonságkritikus számításnál a gravitációval, a hegesztésekkel és a tartó lábakkal is számolni kell. 3D elemek alkalmazása pedig a nagy elemszám miatt nem célszerű. 4 / 30 Fontos, hogy konzisztens mértékegységrendszert használjunk, mivel az Abaqus mértékegység független megoldó. Az alábbiak közül, mely mennyiségek megadása határozza meg teljesértékűen a mértékegységrendszert? Sűrűség, sebesség, gyorsulás Energia, teljesítmény, fluxus Hosszúság, tömeg, idő Erő, feszültség, nyűlás 5 / 30 Elsőrendű hexa elemek alkalmazásával rendkívüli számítási idő csökkentést érhetünk el. Milyen viselkedés elkerülésére kell azonban figyelnünk ilyen elemek használata esetén? Hourglassing Volumetric locking Numerical singularity Shear locking Ha egy elsőrendű hexa-t hajlító terhelés ér kialakulhat az úgynevezett shear-locking, Ekkor művi csúsztató alakváltozás jelenik meg, emiatt az elem merevebben viselkedhet, mint a valóságban. 6 / 30 Implicit analízis során a megoldó meghatározza az ismeretlen elmozdulásokat mátrix invertálás segítségével. Melyik körülmény esetén nem célszerű implicit analízist alkalmazni? A sebesség lényegtelen Az elmozdulások nagyon kicsit Nagy alakváltozási sebesség esetén General contact használata esetén Ha az alakváltozási sebesség nagy akkor az inerciák jelentős szerepet játszanak, amit az implicit megoldó nem tud helyesen leképezni. 7 / 30 Egy madár repülőgépnek ütközését szeretnénk modellezni egy explicit analízissel. Melyik módszer a legalkalmasabb a madár modellezésére? Smoothed Particle Hydrodynamics Véges differenciák módszere Merev testként modellezés Rugó elemmel történő modellezés Szerencsétlen madárnak a repülőhöz képest magas a deformálódásra való hajlama ebben az esetben. SPH a jó választás, ha ezt a tulajdonságot alacsony költséggel akarjuk modellezni. 8 / 30 Az Abaqus több végeselem megoldóhoz hasonlóan nagy pontossággal tud megoldani nemlineáris problémákat. Az alábbiak közül melyik módszertan alkalmas a nemlineáris viselkedés inkrementális leképezésére? Johnson-Cook Newton-Raphson Navier-Stokes Goodman-Haigh Nemlineáris esetben a megoldás nem számolható ki a rendszeregyenletek egyszeri megoldásával. Ehelyett inkremensenként növelve a terhelést és haladva a végső állapot felé kell keresnünk a megoldást. A Newton-Raphson módszer egy gyök kereső algoritmus, ami hatékonyan tudja egy függvény gyökeit becsülni és ez ideálissá teszi nemlineáris problémák megoldására. 9 / 30 A mértékegységek helyes megadása rendkívül fontos. Képzeljük el, hogy egy modál analízis futtatásánál a sűrűséget véletlenül g/mm^3-ben adtuk meg t/mm^3 helyett az input fájlban. Mi történik a sajátfrekvenciákkal az analízis lefuttatása után? A jó megoldáshoz képest csökkenek. A jó megoldáshoz képest nőnek. Ugyanolyanok lennének mindkét esetben. Kevesebb sajátfrekvencia jelenne meg 0 és 100 [Hz] között. Ez egy trükkös kérdés, de ha g/mm^3-ben adtad meg a sűrűséget t/mm^3 helyett akkor a rendszertömeg jelentősen túl lesz paraméterezve. És egy rendszerben ha nő a tömeg csökken a sajátfrekvencia. 10 / 30 A szimmetriák kihasználása rendkívül fontos a végeselemes modellezésnél. De mikor alkalmazhatunk szimmetria peremfeltételt? Ha a terhelés szimmetrikus. Ha a geometria is és a terhelés is szimmetrikus. Ha a geometria szimmetrikus. Ha a vevőt meg lehet győzni, hogy így nem csorbul az eredmény pontossága. Alapvetően még az irányfüggetlen anyagmodell is alapfeltétele a szimmetriák alkalmazhatóságának. A D az fun fact de a mi vevőinket néha nehéz meggyőzni, hogy egy szimmetrikus modell is lehet olyan pontos, mintha kimodellezzük az egészet. 11 / 30 Síkbeli frame elemek (pl.: FRAME2D Abaqusban) kombinálják a mechanikai viselkedését a TRUSS és BEAM elemeknek. Melyek az aktív szabadságfokai egy X-Y síkban lévő FRAME2D elem nodejának? 1,2,3 1,2,6 4,5,6 1,5,6 Ezek az elemek képesek rúdirányú, hajlító és nyíró igénybevételek leképezésére is, ezért síkban az adott node-ok képesek mindkét irányba mozogni és a síknormális tengely körül elfordulni. 12 / 30 A kontakt stabilizáció egy jó módszer lehet a magasan nemlineáris modellek konvergenciáinak elősegítésére. Alapbeállítás mellett hol lehet elfogadni a stabilizációval rendelkező modellek eredményeit? Bármelyik időpillanatban a step közben. Sehol. Csak a step végén. Ha a step 90%-ban lefutott. Stabilizáció alkalmazásakor művi energiák segítik stabilizálni a kontaktokat a merev test szerű mozgás elkerülése és a statikus egyensúly megtalálása érdekében. Ezért step közben soha nem szabad kiértékelni a stabilizált eredményeket. Mivel alapbeállítás esetén viszont a step végére a stabilizációt a megoldó 0-ra rampeli így a végeredmény valid lesz. 13 / 30 Shell elemek sok esetben hatékony modellezést tesznek lehetővé. Mi történhet az alábbiak közül, ha rosszul állítjuk be az elem normálisát? A Mises-feszültség negatív lesz A shell falvastagsága nem lesz megfelelő A feladott peremfeltétel nem lesz megfelelő A nyomásterhelés rossz oldalon fog hatni Ha rosszul állítod be a felületi normálist, akkor a feladott nyomásterhelés az elem rossz oldalára fog hatni. Fontos, hogy az elem normálisa és a felület (SPOS,SNEG), amelyre a terhelést adjuk egymással szinkronban legyen. 14 / 30 FEM szimuláció előkészítése során a CAD modelleket kis elemekre, úgynevezett "háló"-ra bontjuk. Melyik az a formula az alábbiak közül, amely leírja az alapvető statikus egyensúlyt? F=K*u F=m*a Q=K*T E=m*c^2 Az egyenletben K a merevségi mátrix, u az elmozdulás vektor és F az erővektor. 15 / 30 Az elemek ellenőrzése a szimuláció futtatása előtt elengedhetetlen. Az alábbiak közül melyik minőségi kritérium vonatkozhat csak quad elemekre? Warpage Aspect Ratio Skewness Jacobian A Warpage a síkbeliség elvesztésére utal, ami csak quad elemeknél történhet meg. 16 / 30 Nem mindig kell mindent 3D-ben kimodellezni. Sok esetben alkalmazhatunk TRUSS elemeket, amelyek lehetővé teszik nagy rúdszerkezetek egyszerű és költséghatékony modellezését. Milyen típusú terheléseket tudnak ezek a típusú elemek kezelni? Kizárólag hajlító igénybevételeket Hajlító és rúdirányú igénybevételeket Kizárólag rúdirányú igénybevételeket Kizárólag nyíró igénybevételek TRUSS elemek nagyon hatékony számítást tesznek lehetővé, de a hajlító merevség leképezésére nem alkalmasak, ezért használatuk rendkívül korlátolt. 17 / 30 Végeselem modellezésénél az első lépés a diszkretizálás. De mit értünk diszkretizálás alatt? Letakarítjuk a CAD geometriát Eldöntjük, melyik alkatrész lényeges a szimulációhoz Kis egymáshoz kapcsolódó elemekre bontjuk az alkatrészeket Titokban tartjuk az analízist A diszkretizálás során egy végtelen szabadságfokú koontinumot véges szabadságfokú struktúrává bontunk fel. 18 / 30 Abaqusban több algoritmus is szolgál kontaktok leképezésére. Alapesetben melyik diszkretizációs eljárás ad pontosabb eredményeket a kontaktnyomásra vonatkoztatva? Node-to-Surface Surface-to-Surface Nincs különbség Node to surface esetén a master bele tud penetrálni a slave felületbe. Surface to surface esetén ez nem áll fenn ezért pontosabb kiértékelést tesz lehetővé. 19 / 30 Milyen mértékegységben kell megadnunk a sűrűséget, ha a hosszúság [mm]-ben az idő [s]-ban az erő pedig [N]-ban szerepel a mértékegységrendszerünkben? kg/m^3 t/m^3 lbm/inch^3 t/mm^3 Mindig gondold át milyen mértékegységrendszerben dolgozol. 20 / 30 A gumi közel összenyomhatatlan anyag. Melyik a legalkalmasabb elem Abaqus-ban a gumi hiperelasztikus viselkedésének modellezésére? C3D8R C3D8H C3D8S C3D8T Mivel az összenyomhatatlan anyagok nem változtatnak a sűrűségükön nyomás hatására, ezért a normál elemek nem képesek leképezni a viselkedésüket. A hibrid elemek azonban rendelkeznek egy extra szabadságfokkal, amely a bennük lévő nyomófeszültséget hivatott leképezni. A csomóponti elmozdulások csak a deviátoros feszültség és alakváltozás számolására teszik alkalmassá az elemet. 21 / 30 Végeselem analízisben több tényező is nemlinearításokhoz vezethez. Az alábbiak közül mi nem okoz nemlineáris viselkedést? Nagy alakváltozás Képlékeny viselkedés Kontakt Térfogati nyomás Három fő forrása van a nemlinearitásoknak: geometriai, kontakt és nemlineáris anyagmodellből fakadó. 22 / 30 Egy hosszú gát egy szeletét modellezzük X-Y síkban. Melyik megközelítés alkalmazható a modellezéshez? Síkfeszültség Síkalakváltozás Tengelyszimmetria Mindhárom Mivel a gát egy hosszú építmény, amely feltételezhetően a keresztmetszetének síkjában érik terhelések, ezért a síkalakváltozás megközelítés jól alkalmazható ebben az esetben. 23 / 30 Egy több alkatrészből álló kontaktokkal csatlakozó modellel quasi-static analízist futtatunk. Melyik stratégiával tudjuk csökkenteni a futási időt? A legkisebb elem méretének növelésével Az anyagok sűrűségének csökkentésével A Young modulus növelésével Kontakt stabilizáció alkalmazásával Matematikailag a kritikus időlépés a karakterisztikus elemméret és a hullámterjedési sebesség hányadosa. Utóbbi közelítőleg gyök alatt E/rho) Szóval ha növeled a legkisebb elem méretét, akkor növelhető a kritikus időlépés is ami a futási idő csökkenéséhez vezet. 24 / 30 A szimulációs idő minimalizálása a szimulációs mérnök egyik legfontosabb feladata. Ha egy EXPLICIT, DYNAMIC analízist futtatunk az alábbi paraméterek közül melyik befolyásolja a stabil idő-inkremens hosszát? Az anyag merevsége A minimális elemméret Mindkettő A maximum stabil időlépés a Courant time step által kerül meghatározásra (CFL number). Ez a hullám egy elemen át történő terjedési idejét jelenti, amit az elemméret, a merevség és a sűrűség befolyásol. 25 / 30 Ne minden esetben érdemes statikus analízist implicit megoldó segítségével futtatni. Az alábbiak közül melyik mennyiség elhanyagolásával feltételezhetünk quasi-statikus körülményeket egy explicit analízis során? Feszültség Összes rendszerben ébredő energia Kinetikus energia Stabilizációs energia Ha egy probléma esetén semmi sem repked a térben túl gyorsan (alacsony a kinetikus energia), akkor érdemes kvázi statikus körülményeket feltételezni. 26 / 30 Az Abaqus több különböző elemtípust kínál, mechanikai, hőtani, elektronikai és akusztikai viselkedés leképezéséhez. Az alábbi elemtípusok közül melyik alkalmas egy nem-kapcsolt állandósult állapotú hőtani szimuláció futtatásához? C3D10M DC3D8 C3D4T C3D8H A C3DxT teljesen kapcsolt számításoknál szükséges. A többi felsorolt elemnek pedig nincs hőmérséklet szabadságfoka (pl. 11-es). 27 / 30 A végeselem háló másodrendűvé konvertálása alapvetően pontosabb eredményekhez vezet, viszont lassabb futást eredményez. Hányszorosan nagyobb egy másodrendű tetra elemes modell mint egy elsőrendű elemekből álló? Kétszer, annyi szabadság foka van ~3-szor annyi szabaságfoka van ~6-szor annyi szabaságfoka van ~20-szor annyi szabaságfoka van Na ez egy igazán trükkös kérdés volt. Ugyan egy egyedülálló tetra elemnek 4 helyett 10 csomópontja van, azaz 2.5-ször annyi. De az elemek hálót alkotnak, ahol vannak közös csomópontok. A lenti képen látható, hogy sík esetben a sarkon fekvő nodeok 6 elemhez tartoznak, míg az éleken lévők kettőhöz. Síkban a nodeok száma ez alapjánk duplázódik, azonos elemszámnál, ha másodrendű elemeket használunk. 3D tetra elemeknél pedig durván 6 szorosára nő a csomópontszám egy ilyen transzformáció hatására. 28 / 30 Fully-integreted elemek ugyan nem szenvedhetnek hourglass viselkedéstől, de "locking" jellegű viselkedés szóba jöhet. Ha a nyomófeszültség sakktábla szerű eloszlást mutat, azaz az értéke jelentősen változik az egyik integrációs ponttól a másikig, akkor milyen típusú viselkedésre gyanakodjunk? Volumetric locking Shear locking Bolt locking Ha az anyag közel összenyomhatatlan akkor úgynevezett volume locking alakul ki. Ez túl merev viselkedéshez vezethet olyan esetben amikor egy deformáció térfogatváltozást okozna. 29 / 30 Mindig igyekeznünk kell egyszerűsíteni és idealizálni a fizikai jelenségeket, hogy effektíven le tudjuk képezni őket végeselemes analízisban. Mely esetben alkalmazható az alábbiak közül 2D plane stress elem? Vékony geometriáknál, ahol a vastagság irányú feszültség elhanyagolható. Keskeny geometriáknál, amiknél az X irányú feszültség elhanyagolható. Soha nem szabad ilyen elemeket alkalmazni. Vastag geometriáknál, ahol a keresztmetszetre merőleges irányba az alkatrész végtelen hosszúnak tekinthető. A síkfeszültség vékony lemezek vizsgálatára alkalmas, ahol a lemez csak síkban van terhelve. 30 / 30 Létfontosságú, hogy a hálófüggetlenség meglegyen a végeselem analízisekben. Ha az ábrán látható esetben a bekerezett pontban lévő éles sarokban kell kiértékelni a feszültségeket, hány hálófüggetlenségi iterációt érdemes csinálni? Minimum kettőt. Minimum ötöt. Több, mint 10-et. A hálófüggetlenség nem lehetséges ebben az esetben. Egy tökéletesen éles sarokban a feszültség szinguláris lenne. Mindegy hány iterációt futtatsz, azt látnád, hogy minél kisebb az elem, annál inkább tartana a feszültség a végtelenhez. Nyilvánvalóan ilyen nem történik a valóságban, hisz nem létezik tökéletesen éles sarok. Fontos viszony, hogy jó válasszuk meg az elemszámot egy letörés vagy lekerekítés esetén, mert jelentős hatása lehet a kiértékelendő feszültségre. Your score is The average score is 62% 0% Restart quiz