FEMAP V9.1 & NX Nastran 4.0 Tutorial
Contacto “surface-to-surface” en análisis estático lineal
NX NASTRAN V4.0 integrado en FEMAP V9.1 permite resolver modelos con contacto superficie-a-superficie mediante un análisis estático lineal donde la única no linealidad sea el contacto. En versiones anteriores de NX NASTRAN los problemas de contacto superficie-a-superficie se debían resolver utilizando el solver no lineal avanzado de ADINA, a partir de ahora estas situaciones de contacto 3D superficie-a-superficie se podrán modelizar de forma rápida y eficiente en FEMAP V9.1 y resolver en NX NASTRAN V4.0 utilizando el solver estático lineal (SOL 101)
Para explicar cómo se define un problema de contacto "surface-to-surface" vamos a estudiar el contacto entre dos tubitos de diámetro 25 mm separados una distancia entre sí y en donde el tubo superior se le aplica un desplazamiento prescrito vertical en los extremos de valor 25 mm forzando al contacto entre ambos tubos.
Modelo CAD de los tubos
En primer lugar en FEMAP se definen las propiedades de los elementos CQUAD4 con los cuales vamos a mallar los tubos (espesor de los elementos SHELL así como las propiedades del material) y seguidamente mallamos los tubos utilizando en general una densidad de malla mayor para el tubo que va a actuar como contactor (en este caso el superior). El aspecto de los tubos mallados con elementos CQUAD4 es el siguiente:
Tubos mallados con elementos CQUAD4
A continuación seleccionamos de la lista de elementos de FEMAP el elemento de contacto "Contact" en el grupo de elementos "Other Elements":
Librería de elementos de FEMAP
donde le damos un nombre (por ejemplo Contacto Lineal) y definimos las propiedades del elemento de contacto lineal de NX NASTRAN V4.0 simplemente pulsando sobre el botón "Linear Contact":
Definición del elemento de contacto en FEMAP
Las propiedades del elemento de contacto lineal de NX Nastran se definen de forma automática pulsando sobre el botón "Defaults" y FEMAP rellena todos los campos con los valores "por defecto" que en general son apropiados para la mayoría de los casos:
Propiedades del elemento de contacto lineal para NX NASTRAN V4.0
Seguidamente en FEMAP desde "Model > Contact > Segment/Surface" definimos las "superficies de contacto" del tubo superior seleccionando las superficies exteriores del tubo superior:
Definición de las superficies de contacto de la tubería superior
Repetimos lo mismo con el tubo inferior. Nótese que a cada grupo de superficies de contacto se les ha dado un nombre para facilitar la identificación posterior por nombre:
Definición de las superficies de contacto de la tubería inferior
Y finalmente en FEMAP desde "Model > Contact > Contact Pair ..." definimos el elemento de contacto “surface-to-surface” utilizando la primera definición de propiedades del elemento de contacto lineal hecha más arriba y seleccionando el par de superficies de contacto Tubería_Superior y Tubería_Inferior:
Definición del elemento de contacto
Se aplican las condiciones de desplazamiento prescrito en los extremos de la tubería superior obligando a que ésta se desplace 25 mm en vertical para que contacte con la otra tubería cuyos extremos están fijos:
Desplazamiento vertical prescrito de UY=-25 mm
Aplicación de restricciones en los extremos de la tubería
FEMAP define los elementos de contacto en color amarillo, así si en “View Quick Options (Ctlr+Q)” activamos la visualización del elemento de contacto veremos las superficies de contacto en amarillo indicando que el contacto está definido. La siguiente figura muestra el modelo listo para el análisis (obsérvese el elemento de contacto de color amarillo):
Desplazamientos prescritos, restricciones y elementos de contacto
superficie-a-superficie
Se ejecuta el análisis estático lineal (SOL 101) utilizando el solver NX NASTRAN V4.0:
Definición de los parámetros del análisis
y finalmente en FEMAP se postprocesan los resultados del análisis estático lineal donde se muestra el desplazamiento prescrito de 25 mm y la deformación producida por el contacto entre los tubitos:
Resultados de desplazamientos en color sobre la deformada
(Escala 1:1)
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