1 Ing. Genny Roa deVivenzioCentro de Cálculo Científico Universidad de Los Andes Introducción a PATRAN Ing. Genny Roa deVivenzio Enero 1997
2 QUE ES PATRAN? Es un sistema de software abierto principalmente usado para el análisis de componentes, sistemas estructurales y mecánicos. Consta de: Interface Gráfica con el Usuario Integración Geométrica Directa. Preferencias de Análisis Funcionalidad para Ingeniería Visualización de Los Resultados.
3 Proceso de Modelado con MSC/PATRANConstrucción y/o Importación de Geometría. Selección del Código de Análisis Creación de un Modelo de Análisis: Malla de Elementos Finitos Propiedades del Material Propiedades de Los Elementos Cargas y Condiciones de Borde Ejecución del Análisis Evaluación de Los Resultados
4 Paso 1 - Construcción/Importación de GeometríaImportación de un Modelo CAD vía un archivo IGES. Construcción de un Modelo en PATRAN
5 Paso 2 - Preferencias de AnálisisSelección del Código de Análisis antes de definir Materiales, Propiedades de los Elementos y Condiciones de Bordes y Cargas. Preferencias de Análisis elimina la confusión.
6 Paso 2: Preferencias de Análisis Nuevo ModeloAparece cuando se abre un modelo nuevo. Método Alternativo para especificar preferencia. También se puede usar para especificar la tolerancia del modelo global.
7 Paso 3: Creando un Modelo de Análisis Malla de Elementos FinitosElementos Cuadráticos Nodos y elementos (malla) pueden ser creados por: Isomesh Superficies de 3 o 4 lados (se muestra en Verde. Sólidos de 5 o 6 caras (azul). Paver Superficies de n-lados (Magenta). Superficies de 3 ó 4 lados (Verde) Malla Tetraédrica Automática Sólido B-rep (Blanco). Sólidos de 5 o 6 caras (Azul). Elementos de Base Sweeeping Mesh Seeds son usadas para definir la densidad y el espaciamiento. Elementos Hexagonales
8 Paso 3: Creación de un Modelo de Análisis VerificaciónSe chequea la cualidad del modelo de elementos finitos Se chequea la distorsión del elementos. Se chequea los bordes del elementos. Se chequea la conectividad nodal Los elementos son codificados con color basado en el criterio del usuario.
9 Paso 3: Creando un Modelo de Análisis Propiedades del MaterialLas propiedades del material pueden ser introducidas manualmente.
10 Paso 3: Creando un Modelo de Análisis Propiedades de Los ElementosTipo de Elemento y Propiedades Físicas definidas con la aplicación Properties Una vez que el código de análisis se ha establecido solo se permiten propiedades físicas disponibles
11 Paso 3: Creando un Modelo de Análisis Cargas y Condiciones de BordeAplicadas directamente a la geometría ó modelo de elementos finitos. Variaciones definidas por campos. Gráficos XY usados para verificar el campo.
12 Resultados de Análisis Resultados de AnálisisBase de Datos PATRAN Modelo CAD IGES Tradicional Pre y Post Procesador Geometría Elementos Finitos Cargas y Condiciones de Borde Propiedades de Materiales Propiedades Físicas Información para el Análisis Subcasos Tipo de Análisis Carga - Tiempo Temperatura - Material CAD Entrada de Datos Base de Datos MSC/PATRAN Parámetros de Control de Análisis Resultados de Análisis Código Y Resultados de Análisis Código X
13 Paso 4: Ejecutando el AnálisisSe selecciona el tipo de Solución y los parámetros Se somete al análisis directamente desde PATRAN
14 Paso 5: Evaluando ResultadosSe muestran con Insight ó la aplicación Results Se filtran basados en los atributos de modelos, valores numéricos o criterios del usuario. Diferentes resultados se muestran en forma concurrentemente usando múltiples ventanas
15 Iniciando MSC/PATRAN Se escribe p3 para llamar a PATRAN.
16 Opción File New...: Crea una nueva base de datos.Open...: Abre una base de datos creada previamente. Revert : Permite la eliminación de todos los cambios hechos en el modelado actual. Session : Ejecuta los comandos PATRAN de un archivo. Close... : Cierra la base de datos actual pero mantiene a PATRAN activo. Quit : Cierra la base de datos actual y termina a PATRAN. Save... : Guarda la base de datos, incluyendo el ultimo comando. Save a copy : Guarda una copia de la base de datos bajo un nombre diferente.
17 Archivos de PATRAN
18 La Forma Principal Sistema de Iconos Barra de Menú Línea de Comando Barra de Herramientas Aplicaciones Caja de Historia La selección de la Barra de Menú afecta el ambiente global. Selecciones w solo se aplican a cierta porción del modelo. Selecciones w son exclusivas y solo puede ser seleccionada una a a la vez. Selecciones no disponibles son mostradas inactivas (grises).
19 La Forma Principal Barras de herramientas proveen un rápido acceso a procedimientos frecuentes. Acciones tomadas dentro de la sesión de PATRAN pueden ser rastreadas en la caja de historia. Las líneas de comando permite el input de comandos PCL.
20 Formas Típicas Utilizadas en PATRANEs un switch on/off Es usada para introducir datos. Texto existente puede ser usado. Inserción de datos puede ser hecha. Ejecuta la acción
21 Formas Típicas Utilizadas en PATRANLa selección de datos se hace encendiendo el ítem. Permite selección exclusiva entre opciones. Sufijo “...” denota que una forma subordinada se abre presionando el botón.
22 Formas Típicas Utilizadas en PATRANAl mantenerlo presionado aparece un menú para seleccionar. Son usados para agrupar datos.
23 Formas Típicas Utilizadas en PATRANLa barra deslizante asigna un valor a una variable asociada. Icono de Control permite seleccionar entre diferentes acciones. Restablece los valores por defecto
24 Sistema de Iconos Botón que refresca la pantalla.Presiona la ventana principal donde se pueda ver. Vuelve al gráfico por defecto. Deshace el último comando. Interrumpe la operación en proceso. Información de la Licencia de PATRAN. Semáforo.
25 Algoritmo de IntersecciónEvaluador Geométrico La geometría que es importada por PATRAN es típicamente representada por varias formas matemáticas (cónicas, líneas continuas, polinomio paramétrico, etc.). El evaluador de PATRAN acepta las formas matemáticas creadas por sistemas CAD sin traslación. Evaluadores son usados para preguntar a importaciones CAD por información necesaria para ejecutar varias funciones PATRAN. PATRAN Algoritmo de Intersección Evaluador B-Spline PATRAN Curva de Intersección CAD/DATA Superficies
26 Estructuras TopológicasPATRAN combina estructuras topológicas para definir geometría Las entidades topológicas dentro de PATRAN son : 6 7 5 Cara 8 Vértice Cuerpo 2 3 Borde 1 4 Un vértice tiene una posición para un punto y es la única identidad topológica que es automáticamente enumerada con un Numero ID. Todas la identidades pueden ser seleccionadas por el cursor.
27 Bloques Constructivos Geométricos Punto:Un punto es una identidad CAD adimensional; representa una ubicación en el espacio 3-dimensional . PATRAN crea automáticamente puntos cuando construye curvas, superficies y sólidos. Por lo tanto no siempre es necesario construir identidades comenzando con los puntos. Z Y X
28 Bloques Constructivos Geométricos Curva:Una curva es un vector de una variable simple; puede tener varios tipos de formas matemáticas. Una curva esta caracterizada por: Un punto en cada borde. Una coordenada paramétrica (x1) cuyo dominio es de 0.0 en P1 (origen) a 1.0 en P2. P2 x1 5 P1
29 Bloques Constructivos Geométricos SuperficieUna superficie es una función vectorial general de dos variables paramétricas. Una superficie es caracterizada por: Una serie de curvas de borde. Un origen paramétrico de dos variables paramétricas (x1 y x2). Cuatro vértices. Una superficie puede tener la misma curvatura de una curva. Por defecto, PATRAN presenta cualquier superficie con 2x2 líneas para visualizar el interior de la superficie. Las superficies pueden ser simples (verde) o generales (magenta). P2 P1 x2 x1 S P3 P4
30 Bloques Constructivos Geométricos Superficie:Una superficie simple (verde) tiene bordes. Una superficie con 3 lados es degenerada. Una superficie simple puede ser mallada con Isomalla o Paver. Una superficie general (Magenta) puede tener mas de 4 bordes y bordes internos (huecos). Superficies generales deben mallarsen con Paver. Superficies generales pueden ser opcionalmente descompuestas en superficies simples para permitir el mallado Iso. Isomesh Paver
31 Bloques Constructivos Geométricos Sólidos:Un sólido esta caracterizado por: Una serie de superficies limitantes. Paramétrico o No-paramétrico. Sólidos paramétricos (azules). Función vectorial de tres variables paramétricas (x1, x2, x3). Sólidos paramétricos son mallados con isomalla (Elementos hexagonales, wedge y tetraédricos). Sólidos No-paramétricos (blanco) Tienen solo una representación de superficie en PATRAN. Representación de bordes (B-Rep) de sólidos pueden ser creados. Sólidos CAD son normalmente accedidos como sólidos B-Rep y pueden ser mallados usando el algoritmo Auto Mallas Tetraédrica. P6 P7 P5 P8 x3 P2 x1 P3 P1 x2 P4
32 Bloques Constructivos Geométricos Planos, Vectores:Planos infinitos y vectores son usados para ciertas operaciones geométricas, tales como dividir un sólido por un plano. Un plano esta únicamente definida por un vector representando su normal y un punto en el plano. Un cantidad vectorial PATRAN es definida por una magnitud, una dirección y un punto de origen. Plano Vector
33 Forma Geometry La estrategia comienza trabajando con la forma de geometría: Se selecciona un objetivo, como crear un punto. Se estipulan los detalles asociados con la creación de esa identidad usando un método especifico. Acción Objeto Método Create Point Curve Surface Solid Coord Plane Vector Delete Geometry XYZ Extract Interpolate Project Chain Manifold Revolve Trimmed Face
34 Forma Geometry Geometry Action: Object: Method: Action: Qué se quiere hacer? Operaciones que puede ser ejecutado de cualquiera identidad geométrica. Object: Tipo de geometría para crear, mostrar ó eliminar (Punto, curva, superficie, sólidos, coordinate frame). Method: Algoritmo usado para crear la geometría (XYZ, Arc, Merge, Spline).
35 Menú de Selección Es un filtro para seleccionar.Entidades Visibles Es un filtro para seleccionar. Menú de Iconos para seleccionar. Cursor ubicado en la lista muestra el menú de selec-ción. opción permite tomar de la pantalla todas la identidades que se pueden ver. General Cualquier Punto Cualquier Nodo Intersección entre 2 Puntos Un Punto en una curva más cercano a un punto fuera de la curva. Vértice de una curva, superficie ó sólido Intersección de curva con superficie Posición en la pantalla en una superficie Cualquier posición en la pantalla
36 Creación de Puntos
37 Point Show Da al usuario información de la distancia entre dos puntos.
38 Point Transform
39 Point Associate/DisassociatePuntos pueden ser asociados con curvas y superficies. Se pueden asociar puntos a curvas ó superficies la cuales están dentro de la tolerancia del modelo. Puntos asociados pueden ser usados para guiar el interior de la malla de la entidad, especialmente con paver. 10 X Y Z 4 3 9 7 8 2 5 6 1 s
40 Menú de Selección Se presiona en un ícono para seleccionar.Cualquier Curva El borde de una superficie ó sólido Define una curva especificando 2 puntos Define un segmento de una curva Define una curva que es la intersección de 2 superficies
41 Creación de Curvas
42 Creación de Curvas
43 Create/Curve/Chain Crea una curva compuesta de dos o más curvas o bordes existentes. Para crear una superficie planar o general trimmed, las curvas o bordes existentes deben estar conectados para formar un lazo cerrado. 9 5 11 8 6 10 7 4 3 ANTES DESPUES
44 Curve/Edit
45 Edit/Curve/Break Crea 2 nuevas curvas dividiendo la curva original en un punto. La ubicación del punto de división puede ser con cualquier opción del menú selección. Superficie Trimmed 3 Borde 7 Borde 7
46 Curve Show
47 Curve Transform
48 Curve Associate/DisassociateSolo se pueden asociar curvas a curvas ó superficies las cuales están dentro de la tolerancia. Curvas asociadas pueden ser usadas como guía interior del mallado de una entidad a través de mesh seeding. Curvas pueden ser asociadas con otras curvas. ANTES DESPUES
49 Creación de Superficies
50 Creación de Superficies
51 Construcción de Superficie Trimmed2D Superficie Tres opciones para crear una superficie trimmed en PATRAN 3D Superficie Superficie Compuesta Crea una superficie por definición de sus bordes. Encadena curvas para formar lazos cerrados. Un lazo externo para definir el borde externo. Como lazos internos sean necesarios para definir huecos. Construye una superficie con referencias de sus curvas encadenadas. Superficies planas .
52 Edición de Superficie
53 Surface Transform
54 Surface Transform Opción Mirror:El plano espejo se puede definir: Por tres puntos. Normal a cualquier eje de un sistema coordenado. Por un vector normal.
55 Verificar Superficie Dibuja los bordes libres en el modelo:Borde libre: referido a solo una superficie. Borde No manifold: shared por más de 2 superficies o caras de sólidos.
56 Define un sólido especificando dos superficiesCreación de Sólidos Cualquier Sólido Define un sólido especificando dos superficies
57 Creación de Sólidos
58 Creación de Sólido a través de Superficies
59 Edición de Sólidos Mostrando un Sólido
60 Solid Transform
61 Creando Sistemas Coordenados AlternativosP(X,Y,Z) A B Y Z X Z Esférico R q f C P(R,q, f) A B q X R f P(R,q,Z) B C A Z Y X R Y X q Rectangular XYZ Cilíndrico R q Z Estos tres ejes son referidos generalmente como los ejes 1, 2, y 3 con las definiciones de arriba respectivamente.
62 Mostrando CoordenadasCreación de Coordenadas Mostrando Coordenadas
63 Coordinate Transform
64 Creación de Planos
65 Creación de Plano Normal a una CurvaCrea un plano en un punto a lo largo de una curva. La normal al plano es tangente a la curva. Información resumida sobre planos se muestra en Show. Planos pueden ser transformados.
66 Creación de Vectores De un punto seleccionado al origen global.Entre 2 puntos Ejes Principales 3er eje por defecto Normal al Plano Tangente a la curva en un punto Normal a la superficie en un punto
67 Creación de un Vector entre 2 PuntosInformación resumida sobre vectores se muestra en Show. Vectores pueden ser transformados.
68 Viewing Orienta la vista del modelo en una pantalla.Translation. Zoom. Rotation. Clipping. Fit model to screen Cambiar la vista no altera el modelo de ninguna manera.
69 Factor Zoom Zoom in y out hace que se acerque o se aleje el modelo respectivamente. Un factor Zoom mayor que 1 reduce el tamaño del modelo.
70 Introducción a Los GruposPermite a entidades geométricas y EF a ser divididas en grupos separados para varios modelos y postprocesamiento. Un grupo llamado default_group es creado automática-mente cuando una nueva base de datos es creada. Los nuevos ítems creados automáticamente son miembros del grupo actual. Cualquier número de grupos puede ser creado, y entidades pueden pertenecer a más de un grupo. El nombre del grupo se muestra en el Viewport.
71 Ejemplos de Grupos Qué es un grupo?Cualquier parte del modelo. Una colección de entidades. Por qué usar más que solo el grupo por defecto? Grupos separados para geometría y elementos finitos. Partes aisladas cuando se trabaja con grandes modelos. Geometría Elementos Total Medio Extremos
72 Opción Display Las herramientas display son utilizadas para organizar y mejorar la apariencia del modelo en viewports (ventanas de visualización). Dos tipos de presentación por pantalla: Etiqueta por tipos de entidades. Etiqueta por tipos de grupos. Es global (afecta todas las ventanas abiertas). Sólo un tipo puede ser usado al mismo tiempo.
73 Display en Grupo Modifica las propiedades por grupo. Estilo claro.Color sombreado. Etiquetas on ó off. Tamaño de las etiquetas. Barra de herramientas rápidas. Números Líneas Líneas Ocultas Sombreado
74 Atributos GeométricosPropiedades geométricas puede ser alteradas para mejorar el display (tole-rancia, líneas, direcciones paramétricas, colores y etiquetas). Herramientas de barra, botones rápidos. Dibuja Líneas Tamaño del Punto Números
75 Introducción al Mallado de Elementos FinitosMallar un modelo consiste de dos cosas: Especificar el tipo de elemento. Identificar las regiones a mallar. PATRAN tiene múltiples algoritmos para mallar: Iso Malla Paver (adaptado). Mallador Tetraédrico. Mallador 2-1/2 D. Aunque estos algoritmos están altamente automatizados, ellos permiten el control del usuario.
76 Isomalla Cuando se mallan superficies ó sólidos, Isomesh divide la superficies en grupos de bordes paralelos llamados Mesh Paths. Mesh Paths son usados por IsoMesh para determinar el número de elementos por borde. El número de elementos por borde son basados en las siguientes prioridades: Nodos de contorno (Mesh Seeds). Mallas adyacentes que son topológicamente congruentes. Longitud de borde global.
77 Mallador Iso Mesh seeds determina el número de elementos por borde.Cuando no hay nodos de contorno ó mallas adyacentes, el Global Edge Length y el borde más largo en la malla determina el número de elementos por borde: Número de Elementos = Longitud de Borde más Grande Longitud Global del Borde del Elemento Mesh Seeds Mallador Iso
78 Mallador Paver Se usa con todas las superficies.Cuando malla superficies, comienza en los bordes y gradualmente se mueve al interior. Nodos de Contorno controla la generación de elementos a lo largo de la curva. Paver reconoce puntos y curvas. 10 Elementos por borde controlado por longitud global de l borde del elemento 6 Elementos por borde controlado por Nodos de Contorno Un Borde Iniciador 6 Elementos por borde controlado por Nodos de Contorno Bordes Iniciadores Opuestos
79 Mallador 2 1/2 D Lleva un elemento de bajo orden (ó nodo) a través del espacio para crear un elemento de orden superior (Un cuadrático a uno hexagonal). Hay técnicas para manejar configuraciones complejas (Extrude, Glide, etc.). Mallador 2 1/2 D no tiene asociación con entidades geométricas, por lo tanto propiedades y CCB deben ser aplicadas directamente a los elementos finitos.
80 Mallador Tetraédrico Es un mallador de sólidos arbitrario que genera elementos tetraédricos para sólidos definidos por un número arbitrario de caras. Chequea curvatura. Limita la longitud del elemento de borde. Malla basta apropiada para elemento p.
81 Selecciona un objetivo, tal como crear una malla.Forma FEM Selecciona un objetivo, tal como crear una malla. Da los detalles para completar la tarea. Geometry Action: Object: Method: Create Mesh Solid “Action” ... “Object” ... “Method” Create Transform Mesh Seed Mesh Node Element Uniform One-Way Bias Two Way Bias Curv Based Curve 2 Curves Surface Solid Edit Edit XYZ
82 Donde empezar con el mallado?Consideraciones antes de comenzar con el mallado: Chequear si el modelo tiene características especiales que pueden simplificar su representación como modelo EF, por ejemplo simetría. Seleccionar el tipo de elemento que mejor se ajusta a la naturaleza del modelo (placas, cerchas) y la configuración de carga. Determinar el tamaño de los elementos por el tamaño del modelo y cualquier característica crítica tal como fileteados. Determinar cualquier área critica donde la malla debe ser más fina.
83 Nodos Iniciadores de MallaMesh Seed es primordialmente usado para controlar el número y el tamaño de los elementos generados en el modelo. También es usado para transición entre mallas de diferentes densidades. PATRAN tiene métodos diferentes para generar el espacio entre nodos. Separación uniforme. Separación no uniforme. Separación en base de la curvatura. Tabular.
84 Separación No-UniformeSurface 1 Rata de Malla = 4 Surface 1 Rata de Malla = 0.25 (ó 4) Flechas azules indica la dirección positiva del borde.
85 Separación en la Base de La CurvaturaRefina la malla basada en la tolerancia de la cuerda. Tolerancia de la cuerda es adimensional. Uniforme o variable a lo largo de la curva.
86 Separación Tabular Distribución arbitraria de separación de los nodos a lo largo de una curva/borde. Ubicación puede ser definida en espacios reales o paramétricos. Ubicación del arreglo de la sepa-ración en orden ascendente. Reversión de ubicaciones de la separación.
87 Ejemplo de Mesh SeedingGeneración de los nodos en una vía en dirección radial. Separación Uniforme a lo largo del perímetro del hueco. Longitud Global del Elemento para determinar el tamaño del elemento.
88 Sólo un tamaño de elemento y topología son determinadas en el mallado.Mallando Curvas Sólo un tamaño de elemento y topología son determinadas en el mallado. Plano XY, Distancias, Formulación del Elemento, etc. Son definidos en la aplicación Propiedades. La lista de Curva puede ser especificada por: Curve 1:5 Surface 5:9B2.1 Solid 7.3.3
89 Mallador Tetraédrico El comando Global Mesh aplica el elemento Hex-8 a todo el modelo.
90 Mallado de SuperficiesEl tamaño del elemento y la topología son determinadas por el mallado. Iso Mesher es usado con superficies simples (Verde). Paver puede ser usado con todas las superficies (Verde y Magenta y Caras de Sólidos). Espesor, orientación del material, formulación del ele-mento, etc. deben ser definidos en la aplicación Properties. 13 2
91 Mallado de Sólidos Isomesher y TetMesher son usados con sólidos parametrizados. La topología de la malla y la longitud de borde global necesitan ser especificadas. Material debe ser asignado en la aplicación Properties
92 Equivalencia Remueve nodos duplicados. Los números más altos de los nodos son eliminados. Cambios se propagan a través de todo MEF seleccionado. Algoritmo de equivalencia es controlado con un parámetro de tolerancia.
93 Nodos duplicados son creados en bordes comunes.Duplicación Nodal Nodos duplicados son creados en bordes comunes. Superficie 1 Superficie 2
94 Forma Equivalence Equivalencia puede ser aplicada a:Todo el modelo. Una lista específica de nodos. Grupos seleccionados. Nodos seleccionados pueden ser excluidos de la equivalencia. Cube Tolerance es el método recomendado (velocidad).
95 Ejemplo de Equivalencia5 1 2 7 9 8 13 15 11 12 10 16 14 6 3 29 30 31 25 26 27 21 22 23 17 18 19 4 1 2 13 15 16 14 9 10 11 12 5 6 7 8 3 4 29 30 31 32 25 26 27 28 21 22 23 24 17 18 19 20 1 2 13 15 16 14 9 10 11 5 6 7 8 3 4 25 26 27 28 21 22 23 24 17 18 19 20 12 ANTES DURANTE DESPUES
96 Mallas Irregulares Mallas irregulares usualmente ocurren con:Geometría irregular. Transición de malla. Irregularidad y distorsión es medida con respecto a una forma básica (cuadrada, triangular isósceles, cúbica). Elemento distorsionados generalmente resultan en respuestas menos exactas. A mayor distorsión menor exactitud. Es RESPONSABILIDAD DEL USUARIO determinar la máxima distorsión permitida.
97 Chequeo de IrregularidadesChequeo general de elementos: Límites o detección de grietas. Duplicación de elementos. Conectividad Nodal. Normales. Jacobiano. Chequeo de distorsión específica del elemento: Desviación de las formas básicas (taper). Curvatura y singularidad para elementos cuadráticos. Código de color en nodo ó elemento.
98 Verificación de los Bordes del ElementoGrafica el borde como bordes libres u opcionalmente caras libres. Borde/cara libre de un elemento es el borde/cara del elemento no común con otros. Grietas aparecen a lo largo de los bordes geométricos.
99 Ejemplo de Verificación del Borde del ElementoModelo EF Borde Libre antes de la Equivalencia Borde Libre después de la Equivalencia
100 Edición de Elementos FinitosEl modelo de Elementos Finitos debe ser modificado según la verificación. Otra razón para la modificación es el refinamiento de la malla. PATRAN tiene herramientas para editar nodos y elementos.
101 Ejemplo de Edición de NodoProblema: Usar edición de nodos para alinear los nodos en el borde 3 de la superficie 1 con los nodos de borde 1 de la superficie 2. 2 1 X Y Z 2 1 X Y Z ANTES DESPUES
102 Mostrando Nodos Ubicación de nodos y distancia entre cualquier par de nodos puede ser fácilmente mostrada en PATRAN. Distancia entre cualquier par de nodos es lis-tada con respecto a las direcciones coordenadas y la distancia total.
103 Cargas y Condiciones de BordeCargas y condiciones de Borde tienen un código de análisis específico. Ellas pueden ser aplicadas tanto a la geometría como a los elementos finitos. Campos son usados para definir las variaciones. Cargas dependientes del tiempo son definidas por referencia a los casos de cargas dependientes del tiempo. Factores pueden ser aplicados a las cargas.
104 Tipos de Carga/Condiciones de BordeAlgunas de las cargas y condiciones de borde que están disponibles: Desplazamiento. o Temperatura. Velocidad. o Heat Source. Carga Inercial. o Heat Flux. Fuerza. o Convección. Presión. o Emisión de Radiación. Carga Distribuida. o Factor View. Flujo Interno. o Flujo Externo. Contacto.
105 Carga/Condiciones de Borde Estructural Selección InteligenteCreate Show Tabular Plot Contours Plot Markers Modify Delete Acción: Displacement Force Pressure Initial Displacement Initial Velocity Velocity Acceleration Contact Objetivo: Método: Element Uniform Element Variable Nodal Cargas y condiciones de borde seleccionadas son dependientes de el análisis especificado.
106 Creando Cargas y Condiciones de BordeSe selecciona la apropiada Load/BC de la opción Object (Pressure, Temperature, etc.). Se selecciona el caso de carga aplicable a esta Load/BC. Introducir el tipo de elemento (1D, 2D ó 3D). Se introducen los datos en la forma Input Data. Se selecciona la región de aplicación (Geometría ó Elementos Finitos).
107 Ejemplo de Restricciones NodalesMarcas se muestran en las líneas de visualización cuando Cargas/CB son aplicadas.
108 Región de Aplicación de Load/BCCargas pueden ser aplicadas a Elementos Finitos y Geometría. La geometría seleccionada y el botón Add son utilizados para seleccionar varias regiones de aplicación del modelo. Presionar el botón Add suma los contenidos en Select a la región de aplicación. Los contenidos de la Application Region pueden ser editados. Presionar el botón Add acepta las entidades en la Aplication Region y cierra la forma.
109 Presión utilizando los Campos EspacialesSe especifica la carga de presión como 68.6*COSR(‘T) en el sistema coordenado cilíndrico. Se crea el campo espacial. Se especifica el campo de Load/Boundary Conditions.
110 Carga/Condiciones de Borde Térmicas Selección InteligenteCreate Show Tabular Plot Contours Plot Markers Modify Delete Acción: Radiation(PThermal) Convection (Pthermal) Heating (Pthermal) Mass Flow Rate (Pthermal) Pressure (Pthermal) Temperature (Pthermal) Objetivo: Tipo: Element Uniform La forma de Cargas y condiciones de borde es sensitiva al código de análisis.
111 Mostrando Cargas/Condiciones de BordeCargas y Condiciones de Borde creadas pueden ser verificadas utilizando: Marcas Gráficas muestran íconos de las Cargas/CBs creadas: Desplazamiento. Rotación. Desplazamiento y Rotación. Temperatura. Fuerza. Tablas muestran las Carga/CBs en formato de Hojas. Gráficos de Contorno de cualquier cantidad escalar (Borde y Elemento Lleno). 788.0 100.0
112 Graficando Load/BCs Gráficos de Banda de cualquier Carga/CB pueden ser graficados como: Temperaturas. Componentes de un vector. El vector deseado debe ser seleccionado de la ventana Select Data Variable. Los vectores deben convertirsen a escalar para graficar. El gráfico puede ser aplicado a todos los grupos. Para mostrar en EF Carga/CB aplicada a geometría, primero se activa Display on FEM Only en Display/Load/BCs/Properties.
113 Creación de Caso de CargaGrupo Múltiple de Carga/Condiciones de Borde. Cada caso de carga tiene un nombre único. Estático o Dependiente del Tiempo. Puede ser creado, mostrado, modificado ó eliminado. Prioridades para adicionar ó sobreescribir Carga/CBs pueden ser especificadas. Todas Carga/CBs son automáticamente incluidas en el caso de carga por defecto. Create Show Modify Delete Static Time Dependent
114 Creación de Caso de CargaCasos de Carga pueden ser creados antes de la creación de Carga/Condiciones de Borde. El nombre de caso de carga es específico. Seleccionar el tipo de Caso de Carga. Para especificar Carga/CBs dependientes del tiempo, se debe primero crear caso de carga dependiente del tiempo. Reglas para resolver múltiples aplicaciones de Carga/CBs en nodos ó elementos puede ser especificado en Prioritize Load/BC’s.
115 Campos Campos son utilizados para definir variación en:Cargas/ Condiciones de Borde. Propiedades del Material. Propiedades de los elementos. Hay tres tipos de Campos: Campos Espaciales. Campos no espaciales. Campos de Propiedades de Material. Create Show Modify Delete Spatial Material Properties Non Spatial PCL function Tabular Input General FEM
116 Campos Espaciales Campos Espaciales - Variación del campo con respecto a: Direcciones de Sistemas Coordenados. Direcciones Paramétricas. Resultados de Análisis. El usuario define la mezcla de variables independientes y funciones PCL compiladas. Velocidad Espesor de Placa
117 Campos No-Espaciales Campos No-Espaciales - Variación de los campos con respecto: Tiempo. Frecuencia. El usuario define la mezcla de variables independientes y funciones PCL compiladas.
118 Campos de Materiales Campos de Propiedades de Material - Variación del campo con respecto: Temperatura, Deformación, Rata de Deformación, Tiempo y Frecuencia. El usuario define la mezcla de variables independientes y funciones PCL compiladas.
119 Campo Espacial - Tabular InputDatos Tabulares: Valores de campo pueden ser introducidos en tabla de 1, 2 ó 3 dimensiones. Primero, indica la ubicación de la tabla para la entrada de datos. Segundo, se escribe el valor del dato y se presiona la tecla Enter. PATRAN automáticamente va a la próxima fila dentro de la misma columna.
120 Materiales Modelo de Material es un grupo de propiedades individuales.Materiales pueden tener modelos múltiples constitutivos (Elástico, Plástico, etc.) asignados a un material. Materiales pueden ser definidos para variar como una función de temperatura, deformación, rata de deformación y/o frecuencia. Información de propiedades del material es especifica al código de análisis.
121 Creación de Propiedades de MaterialPropiedades de Material son introducidas dependiendo del código de análisis. Propiedades variables son definidos utilizando campos. Varios modelos constitutivos pueden ser activados para un análisis dado.
122 Creando un Material Tres métodos pueden ser usados para especificar propiedades del material: Entrada manual (introducir E, n, r en las formas). Selector de material (importa datos de MVISION). Externamente definido (creado el nombre del material solamente). Materiales existentes pueden ser utilizados como template para crear nuevos materiales. Cambiar el status es utilizados para activar/desactivar modelos constitutivos.
123 Propiedades de MaterialPrimero, el modelo constitutivo de interés debe ser seleccionado: Elástico Lineal. No Elástico Lineal. Creep. Según el código de análisis y el mo-delo constitutivo utilizado se intro-ducen las propiedades. Cuando una ventana permite una definición de campo, la lista de campos aparece. Los modelos constitutivos recientemente creasdos son activados por defecto. Sin embargo, cualquier modelo constitutivo puede ser desactivado.
124 Modelo de Material IsotrópicoE = 30 x 106 psi n= 0.30 sy = psi hardening slope = 7000 psi Se verifica que el modelo elástico este activo y el modelo elastoplástico esté inactivo. Se nombra el material STEEL_OUTER_SHELL.
125 Modelo de Material Isotrópico1. Se especifica el nombre del material. 2. Se selecciona lineal-elástico como modelo constitutivo. 3. Se introducen las propiedades elásticas y se presiona Apply.
126 Modelo de Material Isotrópico4. Se cambia el modelo constitutivo a Elastoplástico. 5. Se selecciona Hardening Slope (para definir la porción no-lineal de la curva esfuerzo-deformación), se introducen los datos y se presiona Apply. 6. Del menú de materiales, se selecciona Change Material Status, se desactiva el modelo constitutivo elastoplástico y se presiona Apply.
127 Modelo de Material CompuestoE11 = 40E6 E22 = 1E6 n12 = 0.25 G12 = G13 = 0.6E6 G23 = 0.5E6 Espesor de la placa .01/ .0125/ .01/ .0125/ .01/ .0125/ .01/ .0125/ .01 Orientación de las placas 0/ 90/ 0/ 90/ 0/ 90/ 0/ 90/ 0/ Y 9 8 7 6 5 4 3 2 1 90 X Z q
128 Modelo de Material Compuesto1. Se crea el material por capas (2D Ortotrópico). 2. Se introducen los datos del material.
129 Modelo de Material Compuesto3. Se crean las capas utilizando el material compuesto laminado. 4. Se especifica el material, espesor y orientación por capas.
130 Eliminado ó Modificado MaterialesCualquier material creado puede ser modificado ó eliminado. El modelo constitutivo del material puede ser cambiado de un análisis a otro (lineal a no-lineal).
131 Mostrando Propiedades de MaterialesPropiedades del material creado pueden ser verificadas utilizando la acción Show. Propiedades del material son mostradas en forma tabular. Matrices de flexibilidad pueden ser mostradas.
132 Definición de Propiedades del ElementoLas formas Properties son específicas para el código aplicación, tipo de elemento, y configuración. Propiedades pueden ser asociadas con: Geometría. Elementos Finitos. Propiedades asociadas con geometría son re-aplicadas a nuevas mallas después re-mallar, editar, etc.
133 Creación de Propiedades del ElementoPrimero, se selecciona el análisis de código deseado. Se selecciona la dimensionalidad del elemento: 0-D (masa, resorte...) 1-D (vigas...) 2-D (placas, membranas...). 3-D (hexágono, pentá...). Se especifica un nombre. Se selecciona la opción del elemento: Integración reducida, híbri... Se introducen las propiedades en la forma Input Properties. Se usa el menú de selección para seleccionar entre geometría ó EF. Entidades Geométricas Entidades EF
134 Forma Input PropertiesMateriales pueden ser seleccionados tomando el nombre del material seleccionando de Material Property Sets. [ ] denota que es opcional. Presionar OK acepta los datos y cierra la forma.
135 Ejemplo: Masa Una masa puntual aplicado al elemento 4.Inercia Traslacional se especifica. Masa está a una distancia de 1 in. En la dirección y. Inercia rotacional se especifica I11 = I22 = I33 = 100.0
136 Propiedades del Elemento VigaElemento Barra/Viga requiere un vector para definir la orientación de la sección transversal (el sistema coordenado local del elemento). En PATRAN, este vector es definido en el sistema coordenado global. Para recover esfuerzos de flexión, puntos recovery de esfuerzos deben ser definidos relativo al vector orientación: Llamado C, D, E, y F para NASTRAN. Usado como “c” en la ecuación clásica de esfuerzo = Mc/I. Los momentos de inercia (I1 e I2) y la constante torsional (J) son definidos con respecto al sistema coordenado local (J no es el momento polar de inercia). Orientaciones NASTRAN y ABAQUS son rotadas 90 deg. Como se muestra en la figura.
137 Propiedades del Elemento VigaNASTRAN ABAQUS Y I2 I2 Plano XY Plano XY C Vector <0 1 0> D J J I1 I1 Nodo 2 Nodo 2 X E X F 2¨ 2¨ Nodo 1 Nodo 1 Vector <0 0 1> 1¨ Z 1¨ Z 1¨ 1¨ Z Z Y Y X X SC Global SC Global
138 Librería de Vigas Opcionalmente, secciones de vigas estándar pueden ser creadas, mostrandolas y almacenandolas en la bases de datos. Una librería de formas estándar está disponible para automáticamente calcular A, I11, I22 y J. Una librería de vigas está disponible en la forma Input Properties. Secciones de vigas asignadas a elementos pueden ser vistas para cada elemento.
139 Mallando con Elementos de BarraConstrucción de una Placa Rígida de 64¨ x 64¨. Se mallan las superficies con elementos Quad4. Se mallan los bordes de las superficies con elementos Bar2. Se crea la propiedad de la viga usando una sección T definida previamente. X Z Y
140 Especificación de la Propiedad de la VigaSe define la propiedad del material. Se introducen las propiedades físicas. Se aplican las propiedades físicas al modelo (región de aplicación). Y X Z Material Acero es seleccionado Nombre de la sección de viga Vector definiendo el plano XY La viga está a una distancia de 1.5¨en la dirección Y (Sistema Coordenado Global) Miembro libre en un extremo (Sistema Coordenado Local) Se selecciona aquí para usar la librería de vigas.
141 Especificación de Propiedades de Sólidos (Nastran)Propiedades físicas 3D son definidas por el elemento CHEXA. Propiedades son asociados con el sólido 55. El material es acero.
142 Eliminado/Modificando PropiedadesCualquier propiedad de elemento creada pueden ser modificado ó eliminada. Se puede modificar cualquier dato de las propiedades.
143 Análisis Forma Analysis es automáticamente adaptada al código de análisis utilizado. Parámetros de análisis son seleccionados de esta forma. Se somete al análisis. El modelo de análisis puede ser preparado para todo el modelo o el grupo actual. Se seleccionan los parámetros de traslación (Versión...). Se selecciona el tipo de solución (Estático, Modal, ...). Se selecciona el caso de carga. Se seleccionan las entidades para resultados: Desplazamientos. Esfuerzos. Energía de Deformación.
144 Tipo de Solución del AnálisisLas formas Solution Parameter y Output Request están configuradas basadas en el tipo de solución seleccionado en la forma Solution Type.
145 Traslación de ResultadosResultados del Análisis pueden ser leídos en el post-procesamiento dentro de PATRAN. Bajo la opción Object se puede seleccionar para trasladar: Results Entities Esfuerzos, Deformación... Model Data Nodos, elementos. Both Ambos, modelo y resultados..
146 Listas Crean una lista de entidades basado en un criterio dado.Listas pueden ser utilizados como datos para varias aplicaciones, tales como región de aplicación para propiedades de elementos. Criterios para creación de lista son: Atributos, tales como ubicación, valores de resultados, propiedades asignadas. Asociación con otras entidades, tales como puntos, bordes, elementos, grupos, etc. Listas no son almacenadas en la base de datos, pero pueden ser adicionadas a un grupo.
147 Listas Crean una lista de entidades basado en un criterio dado.Listas pueden ser utilizados como datos para varias aplicaciones, tales como región de aplicación para propiedades de elementos. Criterios para creación de lista son: Atributos, tales como ubicación, valores de resultados, propiedades asignadas. Asociación con otras entidades, tales como puntos, bordes, elementos, grupos, etc. Listas no son almacenadas en la base de datos, pero pueden ser adicionadas a un grupo.
148 Como crear una Lista Se crea la lista B.Se crean dos listas: Lista A: Todos los nodos a x=18 (Tolerancia +1.0). Lista B: Todos los elementos asociados con esos nodos. Se crea la lista B. Elementos asociados con los nodos de la lista A. Se crea la lista A. Nodos a x=
149 Operaciones Boolean Operaciones Boolean son utilizadas para manipular listas: Operaciones de intersección encuentran ítems comunes en ambas listas. Unión combina ítems en ambas listas. Resultados de sustracción de una lista de otra lista.
150 Viewports Qué es un Viewport?Separa ventanas gráficas. Tiene un único nombre (mostrado en la barra). Tiene una vista asociada. Cualquier número de Viewport puede ser creados y post-procesado. Cada Viewport puede ser movido, post-procesado, tales como ubicación, valores de resultados, propiedades asignadas.
151 Creando Viewports No hay límite de cuántas Viewport pueden ser creadas
152 Creando Viewports No hay límite de cuántas Viewport pueden ser creadas
153 Viewport Actual La Viewport Actual es laViewport en el cual los comandos view pueden ser aplicados. Criterios para creación de lista son: Viewport en el cual títulos se ponen. Viewport en el cual el grupo actual es post-procesado. Sólo una Viewport puede ser presente a un tiempo. Para cambiar al Viewport Actual: Presionar en el área entre el borde externo y el borde fino rojo interno para hacer una Viewport . Ó Viewport/Modify/Change Targer Viewport/Make Current. Model.db - newview- default_group - entity Model.db - viewport_1 - default_group - entity
154 Introducción a ResultadosResultados de varios análisis ejecutados pueden ser almacenados en la misma base de datos bajo diferentes casos de resultados: Estático. Transient. No-lineal. Resultados son importado dentro de PATRAN usando la selección del menú de análisis. Resultados pueden ser filtrados basados en atributos ó valores numéricos. Más de un caso de carga puede ser operado simultáneamente. Resultados pueden ser mostrados en cualquier sistema coordenado (excepto para ABAQUS y FEA).
155 Tipos de Gráficos de Resultados
156 Post-Proceso de Resultados Forma BásicaLa forma Results Display (Basic) ha sido diseñada para el fácil acceso para post-procesamiento básico tales como: Gráficos de bandas. Gráficos de deformadas. Gráficos combinados. Animación rápida.
157 Forma de Resultados Básicos Animación RápidaForma deformada (estática ó modal) y/o animación de bandas pueden ser ejecutadas. Por defecto para animar ambos (bandas y deformaciones) con el método modal en 2D, 15 cuadros. Se puede cambiar cualquiera de estas opciones a través de la forma Animation Options. Animación modal crea cuadros multiplicando los resultados de -1.0 a +1.0 Ramped va de 0 a +1.0 2D usa animación 2D, 3D permite rotar el modelo con el botón del medio del ratón mientras el modelo continua animado. Mientras mas cuadros se selecciones, la animación es más suave, y más recursos computacionales son usados.
158 Post-Proceso de Resultados AvanzadosSelecciona los Casos de Carga: Estático. Incremental. Modos. ... Selecciona el resultado: Desplazamiento. Esfuerzos/Deformaciones. Energías de Deformación. Selecciona el tipo de Gráfico: Gráfico XY. Banda. ....
159 Opción de Resultados AvanzadosResult Case Options... Opciones específicas pueden ser usadas en cada uno de los tres pasos como sigue: Opciones de casos de resultados: Result Case Options... Facilita la selección de casos de cargas. Por ejemplo: u By Global Variables... Selección de todos los casos de carga para una ejecución modal f1
160 Opción de Resultados AvanzadosOpción Type & Components: Cantidades escalares derivadas de Resultados vectoriales ó tensoriales pueden ser graficadas. Selección Plot Type en forma madre la adapta automáticamente. Resultados mostrados en cualquier Sistema Coordenado alternativo (no disponible para todos los códigos de análisis). NASTRAN por defecto para elementos CQUAD Global Proyección, en la cual la componente de esfuerzo XX es en la dirección del eje X proyectado dentro del elemento de placa. Type & Components...
161 Opción de Resultados AvanzadosResult Type Options... : Puede ser usado para seleccionar y manipular resultados. Resultados derivados basados en Máximo, Mínimo, Valores Promedios, ó la suma de cualquier resultado ó resultados combinados. Nodal Demostración ó Resultados de los Elementos pueden ser creados. Result Type Options...
162 Opción de Resultados AvanzadosOpción Filter..: Resultados en los casos de carga seleccionados pueden ser filtrados basados en: Material, Elemento ó Propiedades. Elementos y Nodos. Rango numérico para resultados. Las listas también pueden ser creadas y actúan como filtros definidos por el usuario (es decir, Elementos con < Esfuerzos Von Mises < Filter...
163 Gráficos de Las DeformadasFactor de Escala = 0.1 Factor de Escala = 0.2 Cambia la escala del gráfico de la deformada en el menú Display/Results bajo el menú principal. El color de la no-deformada puede ser cambiado en este menú. La forma no-deformada se puede apagar en esta forma.
164 Gráfico de Elemento LlenoGráficos de Contorno Gráficos de Contorno incluyen: Gráficos de Bandas. Gráficos de Elementos Llenos. Gráfico de Bandas Gráfico de Elemento Lleno
165 Gráficos de Vectores Opción gráfico vectorial controla la muestra de cualquier cantidad vectorial nodal. Componentes vectoriales ó resultantes pueden ser interpretadas. Resultados vectoriales pueden ser graficados con respecto a cualquier sistema coordenado.
166 Graficando Resultados XYSe seleccionan Casos de Resultados y se presiona en Get Results.... Se cambia el tipo de gráfico a Gráfico XY y se presiona en Plot Type Options.... Se selecciona la variable global y los resultados a ser graficados. Se selecciona la entidad en la cual el gráfico XY es generado. Se presiona en Apply para calcular los Gráficos XY.
167 Graficando Resultados XYSe seleccionan los gráficos XY a ser guardados en la base de datos encendiendo la curva deseada y presionando en Apply. El gráfico XY se muestra. El usuario puede también renombrar el título de la Curva XY. Para adicionar una segunda curva a la misma ventana XY, se renombra el título de la segunda curva para evitar conflicto con la primera.
168 Insight
169 Qué es la herramienta Insight?Una herramienta que ayuda a visualizar los resultados. Hay 13 tipos de herramientas: Isosuperficies. Líneas de flujo. Superficies de flujo. Umbrales. Bandas. Contorno. Elemento. Tensor. Vector. Marca. Valor. Deformación. Cursor. Gráfico de Contorno
170 Herramienta IsosuperficiesIsosuperfices Basadas en Resultados Isosuperfices Basadas en Coordenados Isosuperficies pueden ser mostradas como superficies de valores de resultados constantes ó como planos coordenados.
171 Herramienta de ContornoGráficos de líneas de contorno denotan líneas de resultados constantes.
172 Animación Insight Animación modal y transitoria puede ser ejecutada en Insight. Controles de animación se encuentran en Insight Control en el menú principal. Animación transitoria puede se ejecutada con respecto a cualquier variable global, tal como tiempo, caso de carga, frecuencia... Rápido acceso para animación modal. Insight Control Todas las herramienta post se muestran durante una animación, pero sólo las herramientas disponibles cambian de cuadro a cuadro.
173 Típica Animación Insight
174 Gráfico XY Crea y maneja la apariencia de las ventanas XY. Crea y maneja curvas en ventanas XY. Integrado total con resultados, cargas, propiedades, y datos del material.
175 Terminología del Gráfico XYLeyenda Títulos Eje Y Eje X Cuadrícula Marcas Primarias Marcas Secundarias