ABAQUS: Uderzenie zderzaka o sztywną barierę – zaawansowana analiza Explicit
Celem testu zderzaka jest zapobieganie uszkodzeniom i zmniejszenie kosztów napraw po uderzeniach z małą prędkością, takich jak te, które występują tak często w ruchu podmiejskim i na parkingach. Test zderzeniowy zderzaka służy również do oceny ogólnych zdolności pochłaniania energii przez struktura zderzaka. Typowe testy obejmują rozbicie przedniego zderzaka o płaską barierę i inne.
Model zderzaka użyty w tym warsztacie oparty jest na domenie publicznej Dodge Caravan. Ten model został przetworzony, aby działał w programie Abaqus i elementy zderzaka zostały wydobyte z pełnego modelu pojazdu. Model wykorzystuje elementy powłoki dla większości komponentów i elementy bryłowe dla pianki zderzakowej. Ściana zderzeniowa jest całkowicie ograniczona i modelowana jako sztywna. Masa pojazdu i bezwładność obrotowa są zgrupowane przez węzeł referencyjny ciała sztywnego; węzeł jest umieszczony w środku masy pojazdu.
Różne rodzaje modeli materiałów, w tym plastyczność Misesa i krusząca pianka z utwardzaniem izotropowym są również zawarte w modelu. Prędkość początkowa 7800 mm/s jest przykładana do węzła referencyjnego.
Zdefiniowanie kontaktu dla całego modelu odbywa się za pomocą kontaktu ogólnego oraz ustawienia tarcia dla interakcji. Kontakt ogólny możemy ustawić automatycznie przez solver Explicit, co przyspiesza proces ustawiania analizy. Kontakty zostały ustawione jako MPC Beam, jeden z rodzajów łączenia obiektów.
Aby uniknąć problemów można przeprowadzić analizę datacheck co pozwoli na szybsze sprawdzenia ustawień bez czekania na pełną analizę wytrzymałościową. Podczas analizy sprawdzania danych Abaqus tworzy plik wyjściowej bazy danych (.odb). Ze względu na rozmiar pliku i skale skomplikowania, jeśli nasz komputer nie jest szybki lepiej przeprowadzić taką analizę testową, aby nie tracić czasu.
Wizualizacja wyników analizy w programie Abaqus pozwala na bardzo dużo możliwości. Po obliczeniu symulacji przez program możemy wejść w moduł Visualization i przejrzeć wszystkie opcje do których mamy dostęp.
Rys. 3 Zderzak w domyślnym widoku wyników
Domyślny widok modelu nie pokazuje za wiele, przez ścianę i dodatkowy sześcian nie widzimy interesującego nas zderzaka. Dobrze jest użyć opcji ukrycia tych dwóch ciał aby widzieć powierzchnie kontaktu. Możemy również zmienić widok na pełną siatkę żeby zobaczyć gęstość siatki i wnętrze złożenia. W łatwy sposób możemy pokazać elementy metalowe przez opcje wydzielenia.
Do pokazania wyników należy wybrać jedną z wielu opcji wyników, m.in. Stress, Strain, Deformacja i wiele innych, które możemy ustawić przez rozpoczęciem analizy. Gdy tego potrzebujemy możemy użyć opcji przekroju, żeby zobaczyć jak rozkładają się wyniki wewnątrz modelu.
Dla lepszego zobrazowania i oddzielenia poszczególnych części najlepiej wybrać opcje widoku „setów” lub poszczególnych materiałów w złożeniu. Pozwala to na m. in. podział modelu na części stalowe czy lepszej widoczności dla zdeformowanego modelu.
Rys. 8 Model z widokiem ustawionym na materiały
Kolejnym działaniem możemy wyeksportować film z naszej analizy dla pokazania zniszczeń w modelu. Do tego użyjemy opcji animate, gdzie odpowiednio ustawia się rodzaj pliku, ilość FPS i miejsce eksportu. Do pełnego podsumowania naszej symulacji potrzebujemy wykresów, którą ustawimy dzięki opcji XYdata. Wykresy są podstawą do analizy i można je szybko tworzyć i eksportować do takiego programu jak Excel.
W filmie przejdziemy przez poszczególne moduły systemu Abaqus aż do wyników i animacji zderzenia. Widać płynność używania modelu przez program, mimo dużej ilości kontaktów i złożoności analizy.
<
Podsumowując: ABAQUS z solverem Explicit pozwala na skomplikowane analizy z dużą ilością danych. Dzięki dobrej optymalizacji i odpowiednich ustawień symulacji nawet na normalnym komputerze jesteśmy w stanie obliczyć w szybkim czasie bardzo złożoną analizę wytrzymałościową. W module do wizualizacji wyników mamy wszechstronne możliwości ustawienia symulacji do naszych potrzeb co przydaje się do podsumowań projektów czy raportów.
