Übung 3. Aufgabe 8: Crashtest mit direkter Zeitintegration (Implizit) Gesucht: Deformation der Struktur Gegeben: Geometrie: LKW t LKW = 50 mm.

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1 Übung 3 Aufgabe 8: Crashtest mit direkter Zeitintegration (Implizit) Gesucht: Deformation der Struktur Gegeben: Geometrie: Wand LKW t LKW = 50 mm Partition Partition Ladung Material (linear elastisch, ideal plastich, homogen, isotrop): E = N/mm 2 = 0.3 ρ = 8,78E -9 t/mm 3 Y0 = 350 N/mm 2 μ = 0,2

2 Vorüberlegungen: a) Welche Verfahren für die direkte Zeitintegration stehen zu Verfügung? b) Beschreiben Sie das Verfahren der Euler rückwärts Integration. Starten des Programms: Start/Programme/ABAQUS /ABAQUS CAE Start Session: Create Model Database (With Standard/ Explicit Model) File Set Work Directory Um ein neues Modell erstellen zu können Festlegen des Speicherortes Modellieren der Geometrie im Modul Part Menu Bar Part Create Menu Bar Add Line Connected Lines Create Part Dialogbox: Wand Modeling Space: 3D Type: Analytical rigid Base Feature: Extrude shell Approximate size: 6000 Continue Die Eingabe der Punktkoordinaten kann entweder mit Hilfe des Cursers direkt erfolgen: Pick a starting point for the line -- (0,0) Enter Pick a end point for the line -- (0,3000) Enter Pick a starting point for the line -- (0,0) Enter Pick a end point for the line -- (4500,0) Enter Durch in der Prompt area wird diese Option beendet. Mit Done in der Prompt area wird das Modell erstellt Edit Base Extrusion Dialogbox Depth: 5000

3 Menu Bar Tools Reference Point Select point to act as reference point (0,3000,0) Menu Bar Part Create Create Part Dialogbox: LKW Modeling Space: 3D Type: Deformable Shape: Solid Base Feature: Extrusion shell Approximate size: 6000 Continue Menu Bar Add Line Rectangle Die Eingabe der Punktkoordinaten kann entweder mit Hilfe des Cursers direkt erfolgen: Pick a starting corner for the rectangle -- (0,0) Enter Pick the opposite corner for the rectangle -- (3000,300) Enter Pick a starting corner for the rectangle -- (50,50) Enter Pick the opposite corner for the rectangle -- (2950,250) Enter Menu Bar Shape Solid Extrude Menu Bar Add Line Rectangle Durch in der Prompt area wird diese Option beendet. Mit Done in der Prompt area wird das Modell erstellt Edit Base Extrusion Dialogbox Depth: 4000 Select a plane fort he solid extrusion: Oberseite des zuvor erstellten Parts auswählen Select an edge or axis that will appear vertical and on the right: Hintere, rechte Kante in der Draufsicht auswählen Die Eingabe der Punktkoordinaten kann entweder mit Hilfe des Cursers direkt erfolgen: Pick a starting corner for the rectangle (-2000,1500) Enter Pick the opposite corner for the rectangle -- (0,1500) Enter Pick a starting corner for the rectangle (-1950,-1450) Enter Pick the opposite corner for the rectangle (-50,1450) Enter Durch in der Prompt area wird diese Option beendet. Mit Done in der Prompt area wird das Modell erstellt Edit Base Extrusion Dialogbox Depth: 2000

4 Menu Bar Shape Solid Extrude Menu Bar Add Line Rectangle Select a plane fort he solid extrusion: Oberseite der zuvor erstellten Extrusion auswählen Select an edge ora xis that will appear vertical and on the right: Hintere, rechte Kante in der Draufsicht auswählen Die Eingabe der Punktkoordinaten kann entweder mit Hilfe des Cursers direkt erfolgen: Pick a starting corner for the rectangle (-1000,-1500) Enter Pick the opposite corner for the rectangle -- (1000,1500) Enter Menu Bar Tools Partition Menu Bar Part Create Menu Bar Add Circle Durch in der Prompt area wird diese Option beendet. Mit Done in der Prompt area wird das Modell erstellt Edit Base Extrusion Dialogbox Depth: 50 Create Partition Dialogbox Cell markieren Define Cuttingplane: Point & Normal Create Part Dialogbox: Ladung Modeling Space: 3D Type: Deformable Shape: Solid Base Feature: Extrusion Approximate size: 6000 Continue Die Eingabe der Punktkoordinaten kann entweder mit Hilfe des Cursers direkt erfolgen: Pick a center point for the circle -- (0,0) Enter Pick a perimeter point for the circle -- (0,750) Enter File Save Durch in der Prompt area wird diese Option beendet. Mit Done in der Prompt area wird das Modell erstellt Edit Base Extrusion Dialogbox Depth: 1500

5 Eingabe der Materialdaten im Modul Property Menu Bar Material Create Menu Bar Section Create Menu Bar Assign Section Edit Material Dialogbox Stahl Mechanical Elasticity Elastic: Young s Modulus: Section Poisson s Ratio: 0.3 Mechanical Plasticity Plastic: Yield Stress: 350 Plastic Strain: 0 General Density: Mass Density: 8.78E-009 Create Section Dialogbox: Section Category: Solid Type: Homogeneous Continue Die erstellte Sektion wird dem LKW und der Ladung zugeordnet. Den LKW bzw. die Ladung anwählen (Dropdown Part) und mit Done bestätigen. Edit Section Assignment Dialogbox: die Daten übernehmen Zuordnung des lokalen K.S. zum globalen K.S. im Modul Assembly Menu Bar Instance Create Create Instance Dialogbox: Wand auswählen Menu Bar Instance Create Create Instance Dialogbox: LKW auswählen Menu Bar Constraint Face to Face LKW an der Wand bzw dem Untergrund ausrichten,über die links aufgezeigten Befehle. und Menu Bar Instande Translate to Menu Bar Instance Create Menu Bar Constraint Face to Face Create Instance Dialogbox: Ladung auswählen Unterseite der Ladung an der Ladefläche des LKW ausrichten, über die links aufgezeigten Befehle. und Menu Bar Instande Translate to

6 Vorbereitung der Berechnung im Modul Step Menu Bar Step Create Menu Bar Output Field Output Requests Manager File Save Definition des Kontaktes im Modul Interaction Interaction Create Interaction Create Create Step Dialogbox: Crash Procedure type: Gerneral Wähle dann Dynamic, Implicit Continue Edit Step Dialogbox: Basic: Time period: 0.1 Application: Mate dissipation Incrementation: Max. number of increments: 5000 Initial increment size: Field Output Requests Manager Dialogbox F-Output-1 auswählen Edit Edit Field Output Request Dialogbox Frequency: Evenly spaced time intervals Interval: 25 Create Boundary Condition Dialogbox: Int-1 Step: Initial Types for Selected Steps: Surface-to-surface contact (Standard) Continue Select the master surface: Oberseite der Wand auswählen Done Choose the slave type: Surface Select the slave surface: Vorder und Unterseite des LKW auswählen Done Edit Interaction Dialogbox: Contact interaction property: Eigenschaften definieren durch klick auf. Danach Eigenschaft auswählen und Create Interaction Property Dialogbox: Type: Contact Continue Mechanical Normal Behavior Einstellungen übernehmen Create Boundary Condition Dialogbox: Int-1 Step: Initial Types for Selected Steps: Surface-to-surface contact (Standard) Continue Select the master surface: Rückwand und Ladefläche des LKW auswählen Done Choose the slave type: Surface Select the slave surface: alle Flächen der Ladung auswählen Done

7 Edit Interaction Dialogbox: Contact interaction property: Eigenschaften definieren durch klick auf. Danach Eigenschaft auswählen und Create Interaction Property Dialogbox: Type: Contact Continue Mechanical Normal Behavior Einstellungen übernehmen Mechanical Tangential Behavior Friction formulation: Penalty Friction Coeff : 0.2 Bestimmung der Randbedingungen im Modul Load Menu Bar BC Create Create Boundary Condition Dialogbox: RP Step: Initial Procedure: Mechanical Types for Selected Steps: Displacement/Rotation Continue Der Referenzpunkt (RP) wird angewählt und in der Prompt area mit Done bestätigt. Alle FHG sperren Menu Bar Predefined field Create Create Predefined field Dialogbox: Geschwindigkeit Step: Initial Category: Mechanical Types for Selected Steps: Velocity Continue Der gesamte LKW und die Ladung werden angewählt und in der Prompt area mit Done bestätigt. Edit Predefined field Dialogbox: V1: File Save Vernetzung im Modul Mesh In der Context Bar wird Ladung gewählt. Menu Bar Mesh Element Type die Die Ladung wird ausgewählt und in der Prompt area mit Done bestätigt. Element Type Dialogbox: Element Library: Standard Geometric Order: Linear Family: 3D Stress Es wird das Element C3D8 aufgelistet. Menu Bar Seed Part Menu Bar Mesh Controls Global Seeds Dialogbox: Approximate global size: 210 Mesh Controls Dialogbox Element Shape: Hex Technique: Sweep Algorithm: Medial axis

8 Menu Bar Mesh Part In der Context Bar wird LKW gewählt. Menu Bar Mesh Element Type der (Erstellen des FE-Netzes) OK to mesh the part: Yes Der LKW wird ausgewählt und in der Prompt area mit Done bestätigt. Element Type Dialogbox: Element Library: Standard Geometric Order: Linear Family: 3D Stress Es wird das Element C3D8 aufgelistet. Menu Bar Seed Part Menu Bar Mesh Controls Den gesamten LKW auswählen Menu Bar Mesh Part File Save Global Seeds Dialogbox: Approximate global size: 200 Mesh Controls Dialogbox Element Shape: Hex Technique: Sweep Algorithm: Medial axis (Erstellen des FE-Netzes) OK to mesh the part: Yes Berechnung des Modells im Modul Job Menu Bar Job Create Menu Bar Job Manager Create Job Dialogbox: U3A8 Continue Edit Job Dialogbox: Registerkarte Submission: Job Type: Full analysis Job Manager Dialogbox: Submit Fragen: a) Wie groß ist die erforderliche Rechenzeit (CPU time)? b) Identifizieren Sie den Zeitpunkt des Einschlags der Ladung anhand des Verlaufes der kinetischen Energie?

9 c) Wie sind die zeitlichen Verläufe der Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung in X-Richtung für die Ladung? Auszuwertender Knoten

10 Übung 3 Aufgabe 9: Crashtest mit direkter zeitintegration (Explizit) Gesucht: Deformation der Struktur Gegeben: Geometrie: Wand LKW t LKW = 50 mm Partition Partition Ladung Material (linear elastisch, ideal plastich, homogen, isotrop): E = N/mm 2 = 0.3 ρ = 8,78E -9 t/mm 3 Y0 = 350 N/mm 2 μ = 0,2

11 Vorüberlegungen: a) Wie lautet der Berechnungsalgorithmus bei expliziter Zeitintegration? b) Was ist bei der expliziten Zeitintegration zu beachten? Nutzen Sie das in Aufgabe 8 erstellte Modell und ändern Sie dieses wie im Folgenden beschrieben: 1. Löschen Sie den vorhandenen Step mit Hilfe des Step Manager 2. Löschen Sie die definierten Kontakte mit Hilfe des Interaction Manager 3. Erstellen Sie einen neuen General Dynamics, Explicit Step Time period: Passen Sie den Field Output mit Hilfe des Field Output Requests Manager an Frequency: Interval: 50 Evenly spaced time intervals 5. Definieren Sie erneut den Kontakt zwischen der Wand und dem LKW bzw. dem LKW und der Ladung. Step: Initial Types for Selected Step: Surface-to-surface contact Die Kontaktflächen entsprechen denen aus Aufgabe 8 Im Editor wird bei Mechanical constraint formulation: Penalty contact method ausgewählt Die Kontakteigenschaften entsprechen denen aus Aufgabe 8 6. Job umbenennen in Ue3A9

12 Fragen: a) Wie groß ist die erforderliche Rechenzeit (CPU time)? b) Identifizieren Sie den Zeitpunkt des Einschlags der Ladung anhand des Verlaufes der kinetischen Energie? c) Wie sind die zeitlichen Verläufe der Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung in X-Richtung für die Ladung? Auszuwertender Knoten