Manuale Hw 9-1

Introduzione ad Hypermesh e Optistruct Analisi statiche - Elementi 1D e 2D

Autore: Ing. Stefano Zucca Dipartimento di Meccanica Politecnico di Torino

Introduzione ad Hypermesh e Optistruct - Analisi statiche - Elementi 1D e 2D

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Indice Introduzione ad Hypermesh e Optistruct Analisi statiche - Elementi 1D e 2D ................................... 1

Indice................................................................................................................................................ 2

1. Introduzione ................................................................................................................................. 4

2. Interfaccia grafica ........................................................................................................................ 6 2.1 HyperMesh Environment ................................................................................................. 7 2.2 Graphics Area .................................................................................................................. 9 2.3 Tab Area........................................................................................................................... 9 2.4 Toolbars ......................................................................................................................... 10 2.5 Menu Bar........................................................................................................................ 19 2.6 Status Bar ....................................................................................................................... 21 2.7 Panels ............................................................................................................................. 22 2.8 Model Browser............................................................................................................... 23 2.9 Selezione entità e scelta di opzioni ................................................................................ 24 2.10 Definizione di vettori ..................................................................................................... 25

3. Gestione dei file ......................................................................................................................... 26 3.1 Salvataggio e caricamento del database (file *.hm)....................................................... 26 3.2 Importazione di modello o di geometria ........................................................................ 26 3.3 Esportazione file *.fem di input per il solutore.............................................................. 26 3.4 Caricamento del file di risultati (*.res) .......................................................................... 26

4. Scelta del solutore ...................................................................................................................... 27

5. Collectors ................................................................................................................................... 28 5.1 Materials collectors........................................................................................................ 28 5.2 Properties collectors ....................................................................................................... 28 5.3 Components collectors ................................................................................................... 29 5.4 Loads collectors ............................................................................................................. 29 5.5 Spostamento di entità tra collectors ............................................................................... 31 5.6 Cancellare un collector................................................................................................... 31 5.7 Rendere attivo un collector ............................................................................................ 32

6. Geometria................................................................................................................................... 33 6.1 Nodi................................................................................................................................ 33 6.2 Linee............................................................................................................................... 34 6.3 Superfici......................................................................................................................... 34 6.4 Raccordi ......................................................................................................................... 34 6.5 Cerchi e archi ................................................................................................................. 35 6.6 Cancellazione entità geometriche .................................................................................. 35

7. Elementi 1D ............................................................................................................................... 36 7.1 Elemento asta (CROD) .................................................................................................. 36 7.2 Elemento trave (CBAR)................................................................................................. 36 7.3 Mesh automatica ............................................................................................................ 37

8. Elementi 2D ............................................................................................................................... 38 8.1 Mesh manuale ................................................................................................................ 38 8.2 Mesh automatica ............................................................................................................ 38 8.3 Normali degli elementi e delle superfici........................................................................ 39 8.4 Equivalenza dei nodi al contorno................................................................................... 39


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9. Carichi e vincoli / load collectors .............................................................................................. 41 9.1 Forze e momenti............................................................................................................. 41 9.2 Pressioni ......................................................................................................................... 42 9.3 Vincoli............................................................................................................................ 42 9.4 Cancellazione di vincoli e carichi .................................................................................. 43

10. Load Step ................................................................................................................................. 44

11. Parametri dell’analisi e tipi di output ....................................................................................... 44

12. File di dati *.fem...................................................................................................................... 44

13. Esecuzione delle analisi ........................................................................................................... 45

14 .Visualizzazione dei risultati..................................................................................................... 45

APPENDICE A - Calcolatrice ....................................................................................................... 46


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1. Introduzione Questo documento si rivolge agli studenti che per la prima volta si trovano ad interagire con i prodotti software Altair Hypermesh ed Optistruct e hanno come obiettivo la costruzione di modelli composti da elementi 1D e 2D con i quali eseguire calcoli statici. Ovviamente questo non può essere un manuale utente esaustivo in grado di rispondere a qualsiasi domanda relativa a Hypermesh o a Optistruct. Tale funzione è infatti assolta (o dovrebbe esserlo) dai manuali ufficiali e dagli help in linea, a cui si invita a fare riferimento per tutte le domande non affrontate o lasciate senza risposta in questo documento.

Prima di entrare nel dettaglio dei comandi e delle istruzioni operative di Hypermesh, è opportuno descrivere brevemente l’architettura classica di un codice FEM, descrivendo i principali componenti e le loro funzioni.

In generale, tre sono le fasi di un calcolo agli elementi finiti: • Costruzione del modello, • Risoluzione del sistema di equazioni derivanti dal modello • Visualizzazione dei risultati.

A ciascuna di queste fasi corrisponde un modulo del codice FEM. In particolare: • Costruzione del modello à Pre-processore • Risoluzione delle equazioni à Solutore • Visualizzazione dei risultati à Post-processore.

Anche HyperWorks è strutturato secondo lo schema precedente. In particolare i moduli sono: • Pre-processore à Hypermesh • Solutore à Optistruct • Post-processore à Hypermesh.

Il fatto che Hypermesh abbia sia le funzioni di Pre-processore sia quelle di Post-processore non deve sorprendere, in quanto la lettura dei risultati (post-processing) può essere fatta solo avendo a disposizione il modello utilizzato per l’analisi, realizzato con il pre-processore.

I diversi moduli interagiscono tra loro tramite file di input/output opportunamente formattati, secondo lo schema rappresentato in Fig. 1. Nel dettaglio, al termine della fase di pre-processing viene salvato dall'operatore un file di dati *.fem che rappresenta l'input per il solutore, il quale genera a sua volta un file di risultati *.res, il cui contenuto può essere visualizzato per mezzo del post-processore.

Hypermesh / Pre-processore

Optistruct / Solutore

Hypermesh / Post-processore

File di dati *.fem

File di risultati *.res

Fig. 1 – Moduli e file di interscambio.


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In generale, per avere un modello FEM completo è necessario definire nella fase di pre-processing:

• Geometria • Materiali • Proprietà • Elementi • Vincoli • Carichi

Prima di effettuare il calcolo è necessario inoltre specificare:

• Set di vincoli e carichi da utilizzare nell’analisi • Parametri per l’analisi • Tipi di output richiesti all’analisi.

Una volta eseguito il calcolo, infine, è possibile importare il file di risultati nel post-processore e visualizzarli mediante una delle modalità di visualizzazione consentite. Si consideri, a titolo di esempio, il modello di una trave rettilinea incastrata ad un’estremità e caricata con un carico trasversale F all’estremità libera, come quella mostrata a fianco. La procedura di costruzione del modello nel pre-processore richiede:

A B

l

F x

y

h

• La creazione della geometria, consistente in una linea che rappresenti la trave. • La definizione del materiale di cui la trave è fatta. • La definizione delle proprietà della sezione della trave: area e momenti di inerzia. • La creazione degli elementi in cui si vuole suddividere la trave. • L'applicazione del vincolo di incastro ad una estremità della trave. • L'applicazione del carico trasversale all’altra estremità.

Una volta costruito il modello è necessario definire:

• un set di condizioni al contorno che includa il vincolo e il carico; • il tipo di analisi da eseguire (statica, dinamica, termica o strutturale, ecc..) • i tipi di risultati desiderati (spostamenti, rotazioni, tensioni, reazioni vincolari, ecc..).


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2. Interfaccia grafica In questo paragrafo sono descritti, mediante le pagine del manuale on-line di Hypermesh, i principali elementi che costituiscono l’interfaccia grafica del programma e le loro funzioni. In particolare vengono descritti:

• Hypermesch Environment • Graphics Area • Tab Area • Toolbars • Menu Bar • Status Bar • Panels • Model Browser


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2.1 HyperMesh Environment


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2.2 Graphics Area

2.3 Tab Area


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2.4 Toolbars

The standard toolbar controls basic operations of HyperMesh, including starting a new session, opening and saving .hm binary files, importing and exporting solver decks and geometry files, setting the current user profile and results files, and working with command and tcl files and utilities.

The standard toolbar can be turned on and off from the menu bar, View > Toolbars.

The detailed behavior of each toolbar button is described in the table below. Note that some buttons have different behavior depending on whether they are clicked with the left mouse button or the right mouse button.

button LEFT Click

LEFT Behavior RIGHT- Click

RIGHT Behavior

New .hm File

Left Click tool button to close current .hm file and open a new blank .hm file.

Same

Open .hm File

Left Click tool button to open standard Open Dialog; Browse for .hm file to open.

Same

Save .hm File

Left Click tool button to save current .hm file.

Same

Import Left Click tool button to open Import

Tab; Enter information on Import Tab to import Connectors, FE Model, Geometry, or HM Model.

Same

Export Left Click tool button to open Export

Tab; Enter information on Export Tab to export Connectors, FE Model, Geometry, or H3D.

Same

Load User Profile

Left Click tool button to open User Profile Dialog; Select user profile to load.

Same

Load Results File

Left Click tool button to open Load Results Dialog; Browser for .res file to load.

Same

Open Current Command File

Left Click tool button to open Edit File Text Editor loaded with current command file. This simple text editor can be used to generate new or open, edit, and save text files. The simple text editor also has standard cut, copy, and

Same


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paste functionality. Use the simple text editor to quickly edit command and tcl files.

Run Tcl Script

Left Click button to open Run Tcl Script Dialog; Browse for .tcl file to run.

Run Command File

Right Click button to open Run Command File Dialog; Browse for .cmd file to run.

The collector toolbar controls basic operations of creating, editing, deleting, card editing, organizing, and renumbering HyperMesh collectors; assemblies, components, materials, properties, load collectors, system collectors, beam section collectors, and multibodies. The collectors toolbar can be turned on and off from the menu bar, View > Toolbars.

The detailed behavior of each tool button is described in the table below.

Button LEFT Click LEFT Behavior RIGHT Click

RIGHT Behavior

Assemblies Left Click to open Assemblies Panel. Same

Components Left Click to open Components Panel. Same

Materials Left Click to open Materials Panel. Same

Properties Left Click to open Properties Panel. Same

Load Collectors

Left Click to open Load Collectors Same

System Collectors

Vector Collectors

BeamSection Collectors

MultiBodies

Left Click button (not on lower right arrow) to open System, Vector, BeamSection Collector, or MultiBodies Panel.

Select option from Menu

Or

Left Click lower right arrow

Right Click to expand Options Menu; Left Click an Icon to set new current icon and perform icon’s Left Behavior.

Delete Left Click to open Delete Panel. Same


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Card Edit Left Click to open Card Edit Panel. Same

Organize Left Click to open Organize Panel. Same

Renumber Left Click to open Renumber Panel. Same

The standard views toolbar contains functionality for quickly changing the view of the model in the graphics area to a standard view including fitting the model in the graphics area.

The standard views toolbar can be turned on and off from the View menu's Toolbars sub-menu. The detailed behavior of each tool button is described in the table below.

ICON LEFT Click

LEFT Behavior RIGHT Click

RIGHT Behavior

Previous View

Left Click tool button to Return to the Previous View.

Same

Fit Model Left Click tool button to Fit the currently

displayed Model in the graphics area. Same

Refresh Graphics Area

Left Click tool button to Refresh the Graphics Area

Same

xy Top Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the xy Top Plane View

Same

xy Bottom Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the xy Bottom Plane View

Same

xz Left Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the xz Left Plane View

Same

xz Right Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the xz Right Plane View

Same

yz Rear Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the yz Rear Plane View

Same

yz Front Plane View

Left Click tool button to put the currently displayed model into the yz Front Plane View

Same

Isometric View

Left Click tool button to put the currently displayed model into an Isometric View

Same


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Reverse View

Left Click tool button to Reverse the Model View about an “Imaginary” Vertical Axis in the middle of the graphics area.

Same

User Views Dialog

Left Click tool button to open up the User Views Dialog. This dialog allows for user defined views to be saved and restored.

True View Panel

Left Click tool button to open True View Panel.

The view controls toolbar contains functionality for dynamic manipulating of the model view in the graphics area using standard mouse controls: Click, Hold, Drag, and Release.

The View Controls toolbar can be turned on and off from the View menu's Toolbars sub-menu. The detailed behavior of each tool button is described in the table below.

ICON LEFT Click

LEFT Behavior RIGHT Click

RIGHT Behavior

Circle Zoom

Left Click tool button; Left Click and Hold in graphics area to Draw a circle around the portion of the model to zoom in on; Release to perform the action. Circle Zoom is a one time action, however you can exit circle zoom at any time by Right Click or move mouse off graphics area.

Dynamic Zoom

Right Click tool button; Right Click and Hold in graphics area to Drag mouse up (zoom out) or Drag mouse down (zoom in); Release to stop zooming. Above steps can be repeated as long as you do not exit the mode. Exit the mode at any time by Left Click or Move the mouse off the graphics area.

Zoom In Left Click tool button to

zoom in by zoom factor. Zoom factor can be changed from Options > Geometry panel.

Zoom Out Right Click tool button to zoom out by zoom factor. Zoom factor can be changed from Options > Geometry panel.

Dynamic Rotate

Left Click tool button; Middle Click node/point in graphics area to define the center of rotation (optional), Left Click and Hold in graphics area to dynamically rotate the model about defined center or rotation; Release to stop rotating. Above steps can be repeated as long as you do not exit the mode. Exit the mode at any time by Right Click or Move the mouse off the

Dynamic Spin

Right Click tool button; Middle Click node/point in graphics area to define the center of rotation (optional), Right Click and Hold in graphics area to dynamically spin the model about defined center or rotation; Release to stop rotating. Above steps can be repeated as long as you do not exit the mode. Exit the mode at any time by Right Click or Move the mouse off the graphics area.


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graphics area.

Pan Left Click tool button; Left

Click and Hold in graphics area to pan the model; Release to stop panning. Above steps can be repeated as long as you do not exit the mode. Exit the mode at any time by Right Click or Move the mouse off the graphics area.

Center Model

Right Click tool button; Right Click node/point in graphics area to center the model at that point. Above steps can be repeated as long as you do not exit the mode. Exit the mode at any time by Left Click or Move the mouse off the graphics area.

Rotate Left

Left Click tool button to Rotate the model view Left about an imaginary Vertical axis in the middle of the graphics area.

Rotate Right Right Click tool button to Rotate the model view Right about an imaginary Vertical axis in the middle of the graphics area.

Rotate Up Left Click tool button to

Rotate the model view Up about an imaginary Horizontal axis in the middle of the graphics area.

Rotate Down

Right Click tool button to Rotate the model view Down about an imaginary Horizontal axis in the middle of the graphics area.

Rotate Clockwise

Left Click tool button to Rotate the model view Clockwise about an imaginary axis coming out of the graphics area.

Rotate Counter Clockwise

Right Click tool button to Rotate the model view Counter Clockwise about an imaginary axis coming out of the graphics area.

The visualization toolbar controls how entities are visualized in the graphics area, including control for setting the geometry and mesh color mode The visualization toolbar can be turned on and off from the View menu, Toolbars sub-menu.

The detailed behavior of each tool button is described in the table below.

ICON LEFT Click LEFT Behavior

Geometry Color Mode

Left Click Text or Arrow to expend drop-down selector; Select desired option (auto shown in this example).

Auto Color Auto Color: automatically selects the color mode from list below based on the current panel.


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Color by Component

Color by Component: All surfaces and solid faces colored by the color assigned to component in which that geometry resides. All surface edges and solid face edges colored black (edges (comp)). A components color can be changed us ing the Model Browser > Component View.

Color by Topology

Color by Topology: Surfaces colored gray (2d faces (topo) with surfaces edges colored by topology; red (free edges), green (shared edges), yellow (t-junctions), blue (suppressed edges). Solid faces and face edges colored transparent green (bounding faces) with internal faces colored yellow (full partition faces) defining solid topology.

Color by 2D Topology

Color by 2D Topology: Surfaces colored gray (2d faces (topo) with surfaces edges colored by topology; red (free edges), green (shared edges), yellow (t-junctions), blue (suppressed edges). Solid faces and face edges colored blue (ignore (topo).

Color by 3D Topology

Color by 3D Topology: Surfaces and surface edges colored blue (ignore (topo). Solid faces and face edges colored transparent green (bounding faces) with internal faces colored yellow (full partition faces) defining solid topology.

Mixed Color Mixed Color: Surfaces colored by component with surfaces edges colored by topology. Solid faces colored by component with solid face edges colored by topology.

Mappable Color

Mappable Color: Surfaces in wireframe with surface edges colored blue (ignore topo). Solid faces colored by mappability; red (not mappable), yellow (1d mappable), green (3d mappable), and solid face edges colored by topology.

All colors can be changed from the Options > Colors Panel. This panel can be accessed from the Menu bar via Preferences > Colors or by pressing the <o> key.

ICON LEFT Click LEFT Behavior RIGHT Click

Right Behavior

default

Wireframe Geometry

Button: set geometry to wireframe mode.

Arrow (lower-right): Select option


Right Click tool button to expand Options Menu; Left Click an Icon to set


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from Menu new current icon and perform icon’s Left Behavior.

Wireframe Geometry with Surfaces Lines

Button: set geometry to wireframe with surface lines.

Arrow (lower-right): Select option from Menu


Right Click tool button to expand Options Menu; Left Click an Icon to set new current icon and perform icon’s Left Behavior.

default

Shaded Geometry with Surface Edges

Button: set geometry mode to shaded with surface edges.




Shaded Geometry

Button: set geometry mode to shaded.





Element Color Mode

Left Click Text or Arrow to expend drop-down selector; Select desired option.

Color by Component

Color by Component : All elements colored by the color assigned to component in which that element resides. A components color can be changed using the Model Browser > Component View.

Color by Property

Color by Property: All elements are colored by the property color for which that element is assigned. Properties are assigned to elements directly or indirectly. Direct element property assignment is accomplished by assigning the property directly to the element using the Property > Assign Panel. Indirect element property assignment is accomplished by assigning the property to the component in which the element resides using the Component > Assign Panel. Direct element property assignment always wins if an element has both direct and indirect element property assignments. Solvers in group #1 (RADIOSS (Bulk Data), OptiStruct, Abaqus, Nastran) can have both direct and indirect element property assignment. Solver in group #2 (RADIOSS (Block), LS-Dyna, PamCrash, Permas) can have indirectly element property assignment only. Any element which does not have a property assigned to it, directly or indirectly, will be colored gray


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(elems no prop/mat). A properties color can be changed using the Model Browser > Property View.

Color by Material

Color by Material: All elements are colored by the material color for which that element is assigned. Materials are assigned to elements differently for solver group #1 and solver group #2. Solver Group #1 (RADIOSS (Bulk Data), OptiStruct, Abaqus, Nastran) assign materials to properties, and then properties to elements (either directly or indirectly as discussed in Color by Property). The material assigned to the direct element property assignment always wins if an element has both direct and indirect element property assignments. Solver group #2 (RADIOSS (Block), LS-Dyna, PamCrash, Permas) assigns materials to elements indirect by assigning materials to the component in which the element resides using the Component > Assign Panel. Any element which does not have a material assigned to it, directly or indirectly, will be colored gray (elems no prop/mat). A materials color can be changed using the Model Browser > Material View.

Color by 1D/2D/3D

Color by 1D/2D/3D: All elements are colored by their topology, green (1D), blue (2D), and red (3D).

Color by Element Configuration

Color by Element Configuration: All elements are colored by their element configuration (mass, reb2, spring, bar, rod, gap tria3, quad4, tetra4, etc…). An elements configuration color can be changed from the Element Types Panel.

ICON LEFT Click LEFT Behavior RIGHT Click

RIGHT Behavior

default

Wireframe Elements (skin only)

set current element wireframe mode to wireframe (skin only).

Left Click lower right arrow to expand the options menu.



Wireframe Elements

set current element wireframe mode to wireframe.




default

Shaded Elements with Mesh Lines

set current element wireframe mode to shaded with mesh lines.



Right Click to expand Options Menu; Left Click an Icon to set new current icon and perform icon’s Left Behavior


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Shaded Elements with Feature Lines

set current element wireframe mode to shaded with feature lines.




Shaded Elements

set current element wireframe mode to shaded.





Transparency Left Click tool button to open the Transparency Panel.

Geom/Mesh Styles

Left Click tool button to open the Visual Attributes Panel.

Shrink Elements

Left Click tool button to toggle on/off shrink elements by shrink factor. Shrink factor can be set from the Options > Graphics Panel. The Options Panel can be accessed from the menu bar; Preferences > Graphics.

Visualization Options

Left Click tool button to open Visualization Options Dialog. This Dialog changes Visualization options for Topology, Connectors, and Morphing.


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2.5 Menu Bar


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2.6 Status Bar


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2.7 Panels

Il criterio utilizzato per la disposizione dei tasti dei comandi in ciascuna pagina non è chiaro (e forse non esiste) con conseguente difficoltà per l'operatore a cercare e trovare il comando desiderato, almeno nella fase iniziale di utilizzo del software. Una volta scelta la pagina desiderata (ad esempio Geom), si accede al pannello del comando desiderato premendo il tasto corrispondente (ad esempio nodes). Al posto della pagina comandi compare il pannello relativo al comando scelto (vedere Figura sottostante). Per uscire dal pannello e tornare a visualizzare la pagina comandi è necessario premere il tasto rosso return in basso a destra.


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2.8 Model Browser

Uno strumento molto utile per avere sempre sott’occhio il modello in costruzione è il model browser. E’ possibile attivare questa funzione premendo il tasto Model Browser nel Pull-Down Menu denominato View. A seguito della pressione di tale tasto, il model browser compare nella Tab Area a sinistra dello schermo (Figura a fianco). All’interno del model browser viene visualizzata la struttura del modello in corso di costruzione in Hypermesh. Attraverso il Model Browser è possibile selezionare parti del modello affinché non compaiano più sul video, modificarne i colori o le proprietà o al limite cancellarle.


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2.9 Selezione entità e scelta di opzioni Nel corso della costruzione di un modello può essere necessario utilizzare alcune entità che costituiscono il modello (nodi, linee, superfici, elementi, carichi, vincoli, collector) per apportare delle modifiche o per compiere una certa operazione. In questi casi è necessario selezionare tali entità in modo da identificarle come le destinatarie di una certa operazione. In dettaglio è necessario:

• Selezionare il tipo di entità (ad esempio le superfici) • Selezionare le entità del tipo prescelto (una superficie in particolare o tutte le superfici).

Dal punto di vista grafico, la selezione può essere fatta attraverso tasti di colore giallo posizionati all’interno del pannello del comando selezionato, come mostrato nella prima figura della pagina seguente relativa al comando delete del menù Tool. Il bordo azzurro attorno al tasto giallo indica che Hypermesh è in attesa che l'utente compia la selezione. Se il bordo è nero, è necessario cliccare una volta sul tasto giallo per attivarlo, facendo diventare il bordo azzurro.

Con riferimento all’immagine qui sopra, la prima selezione (tipologia dell’entità) si effettua premendo il tasto , facendo comparire una maschera simile a quella sottostante, da cui è possibile compiere la selezione.

La seconda selezione, invece, si può fare premendo il tasto giallo a facendo comparire la maschera mostrata sotto. Questa maschera consente di selezionare il criterio di scelta delle entità che interessano.

In particolare:

by window: costruzione di una e selezione degli elementi all’interno o all’esterno displayed: selezione di tutte le entità visualizzate al momento all: selezione di tutte le entità reverse: invertire una selezione appena fatta scegliendo l’insieme complementare by collector: selezionare tutte le entità appartenenti ad un collector by surface: selezionare tutte le entità che giacciono su una superficie by id: selezionare le entità in base al loro numero identificativo


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2.10 Definizione di vettori Nel corso della costruzione di un modello ad elementi finiti si rende necessario la definizione di vettori nello spazio. Un esempio tipico è la creazione di forze (vedere cap. 9.1) o momenti (vedere cap. 9.2) esterni agenti sul modello stesso. Un vettore in Hypermesh può essere definito in due modi diversi

1. attraverso le sue componenti in un dato sistema di riferimento. 2. attraverso il modulo e il versore (vettore di modulo unitario)

Quando all’interno di un pannello è necessario definire un vettore, si ha a disposizione uno dei due set di comandi mostrati sotto. Il primo set rappresenta i comandi disponibili qualora si intenda definire il vettore per componenti, il secondo serve per la definizione del vettore tramite modulo e versore. E’ possibile switchare da un set all’altro selezionando il tasto posizionato al di sotto del tasto

e scegliere tra le opzioni constant components e constant vector. Se si adotta il primo modo (constant components) è necessario introdurre nelle apposite caselle il valore delle componenti del vettore lungo i tre assi del sistema di riferimento adottato. E’ possibile selezionare il sistema di riferimento mediante il tasto , scegliendo tra il sistema globale iniziale di Hypermesh e eventuali sistemi locali creati successivamente dall’utente. Per la creazione di questi sistemi locali si faccia riferimento al manuale di Hypermesh.

Se si adotta il secondo modo (constant vector) è necessario introdurre innanzi tutto il valore del modulo (magnitude ) del vettore nell’apposita casella e quindi definire il versore.

La pressione del tasto posizionato sulla terza riga del set di comandi fa comparire il sottopannello mostrato a fianco. Mediante tale pannello è possibile:

1. definire l’asse x come asse del versore 2. definire l’asse y come asse del versore 3. definire l’asse z come asse del versore 4. utilizzare un vettore già esistente per definire il versore 5. definire ex novo un versore selezionando un set di nodi

N1, N2 e eventualmente N3.

Per quanto riguarda l’opzione 5 è bene sottolineare che: - se si selezionano due nodi N1 e N2 il versore risultante sarà parallelo alla congiungente N1

con N2 - se si selezionano tre nodi N1, N2 e N3 il versore risultante sarà normale al piano su cui

giacciono i tre nodi selezionati.


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3. Gestione dei file Una funzione essenziale durante la costruzione del modello, il calcolo e la visualizzazione dei risultati è la gestione dei file di dati e di risultati generati nel corso del procedimento. In particolare è importante essere in grado di:

• Salvare il modello su hard disk e essere in grado di caricare un modello salvato precedentemente

• Importare la geometria del modello, se creata con software di disegno assistito quali AUTOCAD o CATIA

• Importare all’interno del modello in costruzione modelli generati precedentemente • Esportare il file di input per il calcolo con il solutore • Selezionare il file di risultati per la successiva visualizzazione.

Tutte le operazioni sopra elencate possono essere compiute premendo attraverso il pull.down menu File nella Menu Bar.

3.1 Salvataggio e caricamento del database (file *.hm) Per creare, aprire o salvare un database sono a disposizione i classici comandi New/Open/Save/Save as.

3.2 Importazione di modello o di geometria Il tasto import permette di compiere tale operazione. Nella maschera che compare nella Tab Area di sinistra bisogna selezionare l’Import Type desiderato: Geometry o HM Model e quindi selezionare il file desiderato, filtrando eventualmente la scelta mediante la selezione del File Type .

3.3 Esportazione file *.fem di input per il solutore Questa operazione deve essere compiuta solo dopo aver completato il modello. Il file *.fem è infatti il file di input per il solutore. Nel menu file è necessario selezionare l'opzione export. Nella maschera che compare nella Tab Area di sinistra bisogna selezionare Export Type: FE Model quindi scegliere Template: …\Altair\hw9.0\templates\feoutput\optistruct\optistruct e inserire il nome del file *.fem da esportare. Le export options consentono di scegliere se esportare tutto il modello (all) o solo la parte visualizzata a video (displayed). ATTENZIONE: E' necessario definire l'estensione .fem del file, altrimenti potrebbero nascere problemi nella successiva fase di soluzione.

3.4 Caricamento del file di risultati (*.res) Una volta eseguito il calcolo con il solutore Optistruct è necessario indicare ad Hypermesh in quale file di risultati si trovano i risultati dell'analisi. Nel menu file è necessario selezionare load à results file e quindi scegliere il file *.res di risultati.


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4. Scelta del solutore Hypermesh consente di costruire modelli FEM per la risoluzione mediante diversi solutori. A causa di questa versatilità, è necessario selezionare il solutore che si intende utilizzare per l’analisi prima di iniziare la costruzione del modello. Questa selezione consente ad Hypermesh di attivare tutte le opzioni che corrispondono al solutore prescelto, disattivando tutte le altre. In mancanza di tale selezione o in caso di selezione errata, il file di dati *.fem generato dal pre-processore al termine della costruzione del modello e utilizzato come input dal solutore non verrebbe generato correttamente e il calcolo non potrebbe essere eseguito. La selezione del solutore può essere fatta già al momento dell’apertura di Hypermesh, mediante il pannello denominato ‘User Profiles’, mostrato a fianco. Nel nostro caso il solutore da selezionare è Optistruct.

Qualora il pannello ‘User Profiles’ non comparisse all’avvio di Hypermesh, è possibile farlo comparire entrando nel menu Preferences e selezionando User Profiles.


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5. Collectors Quando si crea una qualsiasi entità in Hypermesh (geometria, elementi, materiali, set di proprietà, carichi o vincoli), questa deve essere inserita all’interno di un contenitore, definito collector. La procedura corretta consiste nel definire prima il collector e quindi riempirlo creando le entità che devono appartenergli. Se l’utente si dimentica di definire preventivamente il collector, Hypermesh utilizza un eventuale collector già esistente per contenere le entità create o ne definisce automaticamente uno nuovo dandogli un nome generico. Per creare un collector è necessario premere uno dei seguenti tasti presenti nella Toolbar.corrispondenti alle 4 tipologie di collector più comunemente utilizzate: − Components: collectors per la geometria e per gli elementi finiti − Materials: collectors per i materiali − Properties: collectors per le proprietà degli elementi unidimensionali come aste e travi − Load collectors: collectors per i carichi e i vincoli

5.1 Materials collectors Una volta premuto il tasto nella Toolbar comparirà il pannello sottostante

La procedura è la seguente: − Selezionare l'opzione create sulla sinistra del menù, − Scrivere un nome (name) per il collector − Premere il tasto Type e selezionare il tipo di materiale (Anisotropic. Hortotropic, Isotropic,

etc..) − Premere il tasto create/edit. − Nella maschera che compare inserire i valori di modulo di Young (E), coefficiente di Poisson

(Nu) e densità (Rho) del materiale e premere il tasto return.

Per modificare le proprietà di materials collectors già creati, è necessario invece: − Selezionare l'opzione update sulla sinistra del menù, − Premere sul tasto giallo e selezionare il collector da aggiornare − Premere il tasto update/edit, modificare i parametri del collector e poi return.

5.2 Properties collectors Una volta premuto il tasto nella Toolbar comparirà il pannello sottostante

La procedura è la seguente: − Selezionare l'opzione create sulla sinistra del menù,


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− Scrivere un nome (prop name) per il collector − Scegliere il type (1D,2D,3D) degli elementi che avranno tale proprietà. − Premere il tasto card image per scegliere una tipologia di elemento. La tipologia PROD

corrisponde agli elementi asta, la tipologia PBAR agli elementi trave nello spazio, PSHELL agli elementi piastra. Per le altre tipologie fare riferimento all'help di Hypermesh.

− Premere il tasto material per definire il materiale, abbinando al collector uno dei materials collector precedentemente creati.

− Premere il tasto create/edit per introdurre le proprietà che caratterizzano il props collector creato (e.g.: area, momenti di inerzia, ecc.. nel caso di sezioni di travi) all'interno della maschera grafica che apparirà. In particolare per la tipologia PROD (elementi asta) è sufficiente inserire l’area A della sezione. Per la tipologia PBAR (elementi travi) è necessario inserire l’area A della sezione il momento di interzia I1 rispetto all’asse verticale centrale della sezione e il momento di inerzia I2 rispetto all’asse orizzontale centrale della sezione. Se gli assi centrali orizzontale e verticale della sezione non sono principali, è necessario introdurre anche il momento centrifugo I12.

ATTENZIONE Per convenzione le sezioni delle travi in Hypermesh sono riferite ad un sistema di assi locali (y,z), come quelli mostrati in figura. Pertanto il momento di inerzia I1 corrisponde al momento Izz, mentre il momento di inerzia I2 al momento Iyy La procedura per orientare nello spazio l’asse y della sezione è descritta nella sezione 7.2.

y

z

Per modificare il materiale o il nome abbinati a properties collectors già creati, è necessario: − selezionare l'opzione update sulla sinistra del menù, − selezionare il collector premendo il tasto giallo props . − modificare i campi desiderati e premere il tasto verde update/edit, − modificare i parametri e premere il tasto return.

5.3 Components collectors

Una volta premuto il tasto nella Toolbar comparirà il pannello sottostante

A questo punto è necessario: − Selezionare l'opzione create sulla sinistra del menù, − Scrivere un nome (name) per il collector − Scegliere un colore (color) − Scegliere la Property corrispondente agli elementi che saranno contenuti nel collector,

precedenemente creata con il pannello Property Collector.

5.4 Loads collectors Una volta premuto il tasto nella Toolbar comparirà il pannello sottostante


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La procedura è la seguente: − Selezionare l'opzione create sulla sinistra del menù, − Scrivere un nome (name) per il collector − Scegliere un colore (color) − Premere il tasto create.

Per modificare il il nome o il colore abbinati a load colectors già creati, è necessario: − selezionare l'opzione update sulla sinistra del menù, − premere il tasto giallo e selezionare il collector da modificare − modificare i campi desiderati e premere il tasto verde update, − confermare l'aggiornamento spuntando i campi che si vogliono aggiornare nell'elenco che

comparirà e premere nuovamente il tasto verde update.

ATTENZIONE: E' necessario definire un collector per ogni tipologia di vincolo o di carico che si vuole inserire., in quanto il solutore Optistruct non accetta loadcols che contengano al loro interno carichi di diversa tipologia. Ad esempio, in un collector contenente i vincoli non possono essere inserite forze concentrate, momenti concentrati, pressioni o quant'altro, in quanto essi non verrebbero salvati nel file di input *.fem del solutore e il modello risulterebbe vincolato ma non caricato.


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5.5 Spostamento di entità tra collectors Durante la costruzione del modello può succedere di creare alcune entità (geometria, elementi, carichi o vincoli) all' interno del collector sbagliato, oppure può essere necessario riorganizzare le entità in un modo diverso da quello impostato inizialmente.

Hypermesh consente di muovere o copiare entità da un collector ad un altro mediante il tasto presente nella Toolbar che fa comparire il pannello sottostante.

La procedura è la seguente: − Premere il tasto e selezionare la tipologia di entità che si vuole muovere/copiare (elems,

nodes, lines, surfs, loads, etc..). − Selezionare le entità interessate all'operazione direttamente a video o aiutandosi con il tasto

giallo (Sezione 2.4 di questo documento) − Premere il tasto dest e selezionare il collector di destinazione nell'elenco che comparirà − Premere move o copy a seconda che si voglia muovere o copiare le entità selezionate

5.6 Cancellare un collector Per cancellare un collector è necessario utilizzare il comando delete nel menù comandi Tool. Bisogna selezionare la tipologia dell’entità che si vuole cancellare, quindi selezionare i nomi dei collector da cancellare, premere select e confermare con il tasto delete entity.


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5.7 Rendere attivo un collector Durante la costruzione di un modello può essere necessario definire più di un collector dello stesso tipo. In tal caso si presenta la necessità di selezionare uno di questi collector, per modificarne contenuto o caratteristiche. Il collector selezionato diventa il current collector. Per selezionare il current collector si deve selezionare il collector all’interno del Model Browser, premere il tasto destro del mouse e selezionare la voce Make current. I collector per i quali più frequentemente è necessario compiere l'operazione di selezione/deselezione sono i comps (Sezione 5.3) e i loadcols (Sezione 5.4). I primi contengono la geometria e gli elementi del modello, i secondi carichi e vincoli. Il collector attivo è facilmente individuabile anche nel model browser (Sezione 2.8) in quanto il suo nome appare scritto in neretto. E’ opportuno sottolineare che ogni volta in cui si crea un’entità geometrica o un elemento, essi vengono inseriti nel component collector corrente. Analogamente ogni volta in cui si definisce un carico o un vincolo, essi vengono inseriti nel load collector corrente. E’ bene, quindi, prestare attenzione a quale sia il collector corrente prima di compiere qualsiasi operazione, in modo da non dover spostare in seguito le entità create nel collector di destinazione giusto, come descritto nel paragrafo 5.5.


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6. Geometria La struttura alla base di qualsiasi modello agli elementi finiti è la geometria, in quanto rappresenta lo scheletro sul quale vengono successivamente applicati gli elementi, i carichi e i vincoli. Come descritto nella sezione 3.2 è possibile importare la geometria direttamente da software di disegno quali AUTOCAD e CATIA. Tuttavia può essere utile e necessario essere in grado di creare semplici entità geometriche o apportare modifiche a geometrie esistenti direttamente in Hypermesh. Nei paragrafi successivi sono descritte alcune delle entità che possono essere create o modificate in Hypermesh. La creazione di entità geometriche avviene mediante comandi posizionati nel pannello Geom mostrato sotto.

6.1 Nodi Le entità alla base della geometria di un modello agli elementi finiti sono i nodi e i punti. E' possibile generare un nodo mediante il tasto nodes nel menù Geom (oppure tasto funzione F8). La schermata che appare è mostrata nella figura sottostante.

Esistono diversi modi per creare i nodi. Ad ogni modo corrisponde una delle opzioni contenute nella colonna di sinistra della figura soprastante. I modi più comuni sono: Type in: digitazione diretta delle coordinate nodali (x,y,z) in un dato sistema di riferimento

(system = 0 indica il sistema di riferimento cartesiano di default). On line : creazione di uno o più nodi equidistanti su una linea. Se il numero di nodi è uguale a

2, vengono creati agli estremi della linea. At point : creazione di un nodo in corrispondenza di un punto già esistente. Per le altre opzioni fare riferimento all'help di Hypermesh. ATTENZIONE: Una volta ultimata la fase di costruzione della geometria, potrebbe essere opportuno cancellare tutti i nodi utilizzati per tale costruzione, onde evitare sovrapposizioni con i nodi generati nella fase di creazione degli elementi. Per dettagli su come cancellare tali nodi si faccia riferimento alla Sezione 6.6.


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6.2 Linee Le entità gerarchicamente superiori ai nodi e ai punti sono le linee (comando lines nel pannello Geom).

Il modo più diretto per creare una linea è scegliendo l'opzione from nodes, selezionando i due nodi di estremità e premendo il tasto create. E' possibile selezionare un numero di nodi maggiore di due. In questo caso la linea viene fatta passare per tutti nodi selezionati nell'ordine con cui sono stati selezionati. Usando l'opzione linear la linea è composta di segmenti rettilinei. Per le altre opzioni si faccia rifeirimento all'help di Hypermesh.

L'opzione create midline (al posto di from nodes) consente, invece, di disegnare una linea tra due linee già esistenti.

6.3 Superfici Le entità gerarchicamente superiori alle linee sono le superfici (comando surfaces nel pannello Geom).

Le superfici possono essere create selezionando le linee che ne definiscono il perimetro oppure i nodi (o i punti) che ne rappresentano gli spigoli,. Selezionando l’opzione spline/filler e quindi selezionando linee o nodi di contorno. Per il significato delle altre opzioni fare riferimento alla documentazione di Help in linea di Hipermesh.

6.4 Raccordi Per raccordare automaticamente due linee che formano un vertice in corrispondenza di un nodo esiste il sotto-pannello fillet (mostrato sotto) nel pannello lines nella pagina Geom.

Per compiere l’operazione è necessario inserire il valore del raggio del raccordo nella casella radius e selezionare con il mouse a video le due linee incidenti nello stesso nodo. L’opzione trim original lines consente di cancellare il tratto non più valido delle linee raccordate.


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6.5 Cerchi e archi Per disegnare un cerchio è necessario premere il tasto circles nel pannello Geom. Il pannello che compare è mostrato sotto.

Per definire un cerchio è possibile selezionare diverse metodologie. Per quanto riguarda la prima (center & radius ) è necessario selezionare il nodo corrispondente al centro del cerchio, definire il raggio del cerchio (radius) e infine definire il vettore (Sez. 2.4) normale al piano di giacitura del cerchio nello spazio. Mediante il tasto posizionato nella parte superiore del pannello è possibile scegliere se tracciare un cerchio (circle) o soltanto un arco (arc). Se si seleziona l’opzione arc, è possibile inerire l’ampiezza dell’arco in gradi (deg). Di default l’arco viene tracciato in senso antiorario partendo dal punto posizionato a sinistra del centro. E’ possibile definire un diverso punto di inizio di tracciamento dell’arco (opzione offset) inserendo un angolo (in gradi) di offset.

6.6 Cancellazione entità geometriche Per cancellare le entità geometriche create esiste il comando delete nella pagina comandi Tools. Mediante tale comando è possibile cancellare punti, linee e superfici. La procedura è la seguente:

- selezione del tipo di entità da cancellare - selezione delle entità da cancellare - pressione del tasto delete entity.

Dopo aver cancellato qualsiasi entità, è possibile annullare l’operazione premendo il tasto reject. Al limite è possibile cancellare tutto il modello, premendo il tasto delete model.

La cancellazione dei nodi, creati nel corso della costruzione del modello, è invece possibile mediante il comando temp nodes nel pannello comandi Geom.

La procedura richiede la selezione dei nodi che si voglio cancellare e quindi la pressione del tasto clear. E’ opportuno sottolineare che solo i nodi non appartenenti ad alcun elemento possono essere cancellati. E’ possibile cancellare tutti i nodi non appartenenti ad alcun elemento premendo il tasto clear all.


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7. Elementi 1D Per inserire nel modello elementi finiti uni-dimensionali (aste e travi) è necessario entrare nel pannello comandi 1D, mostrato nella Figura sottostante.

Prima di iniziare la creazione degli elementi è bene verificare, premendo il tasto elem types quale sia il modello di elemento associato a ciascun tipo di elemento. Per esempio nel caso di elementi unidimensionali con 1 grado di libertà nodale in direzione assiale (rods), potrebbero essere associati sia il modello dell’elemento ‘asta’ (CROD) sia il modello dell’elemento ‘saldatura’ (CWELD). Se ci si dimenticasse di selezionare il tipo di elemento corretto prima di creare gli elementi è sempre possibile modificare il tipo dell’elemento creato mediante il comando config edit presente sempre nel pannello 1D. Per cancellare elementi 1D si usa sempre il comando delete nel menù comandi Tools. Per la procedura si faccia riferimento al Par. 6.6, relativo alla cancellazione di entità geometriche.

7.1 Elemento asta (CROD) Gli elementi asta(CROD) possono essere creati mediante il comando rods nel pannello 1D. Nella figura sottostante è mostrato il pannello del comando rods e le varie opzioni a disposizione dell’utente.

Per creare un elemento asta è necessario attivare l’opzione create, quindi associare all’elemento una property, cioè un properties collector precedentemente creato (Par. 5.2)e infine selezionare i due nodi di estremità con i tasti gialli node , presenti nel pannello. E’ possibile modificare un elemento già esistente mediante l’opzione update.

7.2 Elemento trave (CBAR) Gli elementi trave (CBAR) possono essere creati mediante il comando bars nel pannello 1D. Nella figura sottostante è mostrato il pannello del comando bars e le varie opzioni a disposizione dell’utente.


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Prima di tutto bisogna selezionare l’opzione bar2 o bar3 a seconda che si voglia creare un elemento a 2 o a 3 nodi. Quindi è necessario selezionare a video con il mouse i nodi per i quali si vuole far passare l’elemento (node A, node B e eventuale node C). E’ necessario, inoltre selezionare nella casella property, il properties collector (Sez. 5.2) precedentemente definito e contenente le informazioni sulla geometria della sezione (Area e momenti di interzia) e sul materiale. L’ultimo parametro da definire è un vettore (Par. 2.4), che indichi l’orientamento nello spazio dell’asse orizzontale della sezione della trave. Senza tale informazione, infatti, non è possibile orientare nello spazio la sezione della trave e quindi i momenti di inerzia I1 e I2 definiti nel properties collector (Par. 5.2).

7.3 Mesh automatica E’ possibile generare una mesh con più di un elemento per linea usando il comando line mesh nel pannello 1D.

Le operazioni da compiere sono le seguenti: - selezionare a video le lines su cui si vuole eseguire la mesh - scegliere la dimensione degli elementi (element size ) - scegliere il tripo di elemento (element config) - associare agli elementi un set di proprietà creato precedentemente (property) - premere il tasto mesh. A questo punto si apre un secondo pannello mediante il quale l’operatore ha la possibilità di modificare la densità della mesh (density) rendendola se necessario non uniforme (biasing). Una volta apportate le eventuali modifiche si conferma l’operazione premendo il tasto return.


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8. Elementi 2D

8.1 Mesh manuale In Hypermesh è possibile generare gli elementi 2D uno per volta, purché esistano già nel modello i nodi di spigolo, mediante il pannello 2D.

E’ necessario selezionare il comando edit element nel pannello 2D. Il menù comandi è mostrato qui sotto.

Per creare l’elemento desiderato, bisogna selezionare l’opzione create a sinistra, scegliere la tipologia di elemento 2D da generare: tria per elemento triangolare, quad per elemento quadrangolare, e quindi selezionare a video con il mouse i nodi (node list) di vertice dell’elemento. Una volta ultimata la selezione dei nodi, l’elemento viene creato automaticamente senza bisogno di conferme da parte dell’operatore.

8.2 Mesh automatica Quando le superfici da meshare sono estese e per ogni superficie è necessario utilizzare un elevato numero di elementi, la meshatura manuale non è conveniente in quanto richiede lunghi tempi di esecuzione. In Hypermesh è possibile eseguire la meshatura automatica delle superfici, mediante il comando automesh (vedere immagine sotto) nel pannello 2D.

E’ necessario selezionare l’opzione size and bias a sinistra, quindi definire le dimensioni (element size) degli elementi e la loro forma (mesh type ). Una volta definiti i parametri della mesh è necessario selezionare a video le superfici (surfs) da meshare e premere il tasto verde mesh. A seguito della pressione del tasto, comparirà la maschera rappresentata qui sotto, mediante la quale è possibile correggere alcuni parametri della mesh, impostati precedentemente. Se nessuna modifica dei parametri è necessaria, è sufficiente premere di nuovo il tasto verde mesh e quindi il tasto return.


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8.3 Normali degli elementi e delle superfici Ogni elemento bidimensionale è piano ed è definito da una normale. Il verso della normale all’elemento 2D è molto importante, in quanto definisce il verso di applicazione di una pressione positiva agente sull’elemento. Per esempio, nel caso di un elemento shell nel piano (x,y) avente normale parallela e concorda con l’asse z. Se su tale elemento agisce una pressione (riferimento Par. 9.2 Pressioni) positiva, significa che essa agisce nel verso concorde alla normale e quindi all’asse z.

Al momento della generazione degli elementi 2D non si ha il controllo sull’orientazione delle normali. Pertanto è necessario controllarne l’orientazione dopo la creazione della mesh. Per farlo si può utilizzare il comando normals (mostrato sopra) nel pannello Tool. A seconda che si voglia verificare la normale di elementi o superfici si deve: - selezionare l’opzione elements o surfs in alto a sinistra. - selezionare il metodo di visualizzazione delle normali: un vettore (vector display normals) o un colore (color display normals). Nel primo caso comparirà sul video una freccia orientata come la normale, nel secondo caso le due facce dell’elemento si coloreranno di blu e di nero. Secondo la convenzione scelta da Hypermesh, la normale è uscente dalla faccia nera e entrante dalla faccia blu. - scegliere a video i comps o gli elementi (elems) o le superfici (surfs) per i quali visualizzare la normale e premere display normals. Una volta visualizzate le normali degli elementi, è possibile orientare tutti gli elementi secondo un elemento guida. Per farlo è sufficiente attivare il tasto giallo elem posto sotto la scritta orientation, selezionare un elemento di riferimento a video e infine premere il tasto adjust normals. Solo gli elementi connessi all’elemento di riferimento saranno modificati. Gli altri resteranno invariati.

8.4 Equivalenza dei nodi al contorno. Durante la meshatura di superfici (o linee) in fasi successive può accadere che sullo spigolo di due superfici adiacenti vengano disposte due file di nodi sovrapposti. Se le due file di nodi non vengono modificate, è come se in corrispondenza di tale spigolo ci sia una cricca superficiale di lunghezza pari alla lunghezza dello spigolo. Per ristabilire la continuità strutturale degli elementi, è possibile utilizzare il comando edges, mostrato sotto, nel pannello Tool.


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Mediante tale comando è possibile innanzi tutto visualizzare gli spigoli (edges) liberi del modello, selezionando a video i componenti (comps ) o gli elementi (elems ) su cui eseguire il controllo e quindi premere il tasto verde find edges. Gli spigoli liberi saranno inclusi in un collector generato automaticamente da Hypermesh di nome ^edges e saranno visualizzati a video come segmenti di colore rosso. Se risultano spigoli liberi laddove dovrebbe esserci continuità strutturale, è necessario eseguire l’operazione di equiva lenza. Bisogna selezionare la tolleranza (tolerance) al di sotto della quale due nodi vicini devono essere considerati coincidenti da Hypermesh e quindi eseguire l’operazione premendo il tasto verde equivalence.


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9. Carichi e vincoli / load collectors

9.1 Forze e momenti In Hypermesh è possibile creare le forze esterne agenti su un modello ad elementi finiti mediante il pannello forces nella pagina comandi Analysis. E’ anche possibile introdurre coppie concentrare mediante il comando moments nella pagina comandi Analysis. In entrambi i casi, la procedura da seguire è la seguente:

- selezionare l’opzione create in alto a sinistra del pannello. - Selezionare il load type FORCE per le forze e MOMENT per i momenti. - Selezionare il nodo o i nodi in corrispondenza dei quali si vuole applicare la forza

(coppia). - Definire modulo, direzione e verso del vettore forza (coppia) che si intende creare

(per i dettagli andare sotto) - Scegliere le dimensioni (uniform size , magnitude %) del vettore che rappresenterà

graficamente sul modello la forza (coppia) creata..

Il vettore forza può essere definito in due modi alternativi: 1. definendo il vettore (vector) in termini di modulo (constant vector) e di versore. 2. definendo direttamente le componenti (constant components) della forza lungo i tre assi

x,y e z del sistema di riferimento (il sistema globale di default).

Nelle due immagini sottostanti è mostrato l’aspetto del pannello del comando forces (il pannello moments è identico) per ciascuno dei due modi:

La selezione di uno dei due modi sopra descritti può essere fatta premendo il tasto posizionato

al di sotto del tasto sul pannello del comando. Per aggiornare forze (coppie) già create precedentemente è sufficiente selezionare l’opzione update in alto a sinistra nel pannello e poi seguire la procedura descritta per la creazione.


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9.2 Pressioni In Hypermesh è possibile applicare carichi di pressione sulle superfici dei corpi mediante il pannello pressures presente nella pagina comandi Analisys. E’ possibile creare la pressione su superfici (surfs) o su elementi (elems ). E’ necessario definire il modulo della pressione usando la casella magnitude . Se la pressione non agisce normalmente alla superficie o all’elemento è necessario definire il vettore (Par. 2.4) lungo il quale essa agisce.

9.3 Vincoli Affinché il modello creato non sia labile, è necessario vincolare alcuni dei suoi gradi di libertà imponendo degli spostamenti o delle rotazioni assegnate. In Hypermesh è possibile eseguire questo tipo di operazioni nella pagina comandi Analysis mediante il pannello constraints, mostrato nella figura sottostante.

Per creare un vincolo la procedura è la seguente:

- scegliere l’opzione create in alto a sinistra. - scegliere il load type SPC - selezionare i nodi (nodes) in corrispondenza dei quali si vuole creare il vincolo - selezionare i gradi di libertà (dof) che si vogliono bloccare assegnando il valore che

si vuole imporre (solitamente zero, come appare di default nel menù del comando). - Scegliere le dimensioni (size ) del simbolo triangolare che comparirà nel modello in

corrispondenza dei nodi vincolati - Premere il tasto create.

In un riferimento cartesiano l’ordine dei gradi di libertà (dof) è il seguente: dof1: spostamento lungo x, dof2: spostamento lungo y, dof3: spostamento lungo z, dof4: rotazione attorno a x, dof5: rotazione attorno a y, dof6: rotazione attorno a z. Per modificare un vincolo già creato è sufficiente scegliere l’opzione update in alto a sinistra e eseguire la stessa procedura indicata per la creazione.


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9.4 Cancellazione di vincoli e carichi Per cancellare vincoli e carichi si usa sempre il pannello delete nella pagina comandi Tools. La procedura è la seguente:

- selezione del tipo di entità da cancellare - selezione delle entità da cancellare - pressione del tasto delete entity.

Dopo aver cancellato qualsiasi entità, è possibile annullare l’operazione premendo il tasto reject. Al limite è possibile cancellare tutto il modello, premendo il tasto delete model.


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10. Load Step I load collectors di carichi e di vincoli definiti nel database non sono automaticamente usati per l’analisi. Affinché vengano inclusi nel file di input del solutore, i load collectors devono essere inseriti nei cosiddetti load steps . Un load step è una combinazione di vincoli e di carichi per i quali il solutore determinerà il comportamento del sistema. La definizione del subcase è possibile con il comando loadsteps presente nel menù comandi Analysis.

Se il solutore utilizzato è Optisctruct, ogni load step deve essere formato da un load collector di carichi (LOAD) e da un load collector di vincoli (SPC). E’ necessario innanzi tutto assegnare un nome (name) al load step, quindi, inserire i load collector di vincoli e carichi premendo i tasti a destra delle scritte SPC e LOAD. E’ possibile definire più di un load step. Il solutore eseguirà il calcolo per tutti i load step definiti.

11. Parametri dell’analisi e tipi di output Affinché il solutore possa eseguire l’analisi è necessario definire alcune opzioni dell’analisi stessa. Tale operazione si compie nel pannello control cards presente nella pagina comandi Analysis. In particolare è necessario selezionare il tasto ANALYSIS per dire al solutore di eseguire un’analisi del modello. Quindi è necessario premere i tasti corrispondenti agli output desiderati per l’analisi. Per le analisi statiche gli output più comuni sono: spostamenti: DISPLACEMENTS rotazioni: ROTATIONS reazioni vincolari: SPCF tensioni: STRESS deformazioni: STRAIN Dal momento che non tutti i tasti riescono ad essere visualizzati contemporaneamente nel pannello, è possibile scorrere l’elenco alla ricerca di quelli desiderati, mediante i tasti next e prev.

12. File di dati *.fem Di particolare interesse è il file di dati *.fem nel quale sono contenute tutte le informazioni necessarie al solutore per assemblare il modello è scrivere il sistema di equazioni di equilibrio da risolvere. Tale file di dati, infatti, è scritto in formato ASCII ed è quindi accessibile all’operatore mediante apertura con un word processor (MS Word o Blocco Note). Ogni riga del file contiene un’informazione del modello inserita in Hypermesh attraverso l’interfaccia grafica. Il file *.fem può essere creato a parte dall’operatore seguendo la procedura descritta nella Sez. 3.3 di questo manuale, oppure si può lasciare che venga creato automaticamente da Hypermesh prima dell’esecuzione dell’analisi come descritto nella Sez. 13 di questo report.


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13. Esecuzione delle analisi Per eseguire le analisi con il solutore è necessario il comando Optistruct nel Pull-Down Menu denominato Applications oppure premendo il tasto Optistruct nella pagina Analysis.

Innanzi tutto è necessario assegnare nome e percorso al file di dati *.fem, che rappresenta l’input per il solutore Optistruct. Questa operazione si compie mediante il tasto ‘save as…’. Quindi si definiscono le export options , selezionando ‘all’ per vuole eseguire l’analisi di tutto il modellom quindi le run options analysis per eseguire una singola analisi. A questo punto si può premere il tasto verde Optistruct per iniziare il calcolo. NB: Se un file *.fem esiste già nella cartella di destinazione il codice chiede conferma all’operatore prima di sovrascrivere il file vecchio con quello nuovo.

14 .Visualizzazione dei risultati Per visualizzare il risultato del calcolo è necessario, prima di tutto, selezionare il file di risultati (Par. 3.4) quindi entrare nel pannello Post, mostrato qui sotto.

La tecnica di visualizzazione più comune nel FEM è l’uso di una scala graduata di colori per rappresentare sul modello la variazione di una certa variabile selezionata. Tale tecnica di visualizzazione è attivabile premendo il tasto contour nel pannello Post.

Il modo più semplice per visualizzare il risultato è necessario selezionare il load step (simulation) e la variabile da visualizzare (data type ), quindi premere il tasto verde contour. Sul modello compariranno delle frange colorate e in alto a sinistra dello schermo comparirà una tabella con una scala graduata che indica la corrispondenza tra il colore visualizzato e il corrispondente valore della variabile. Se si desidera conoscere con precisione un valore in corrispondenza di un nodo è sufficiente posizionare il prompt del mouse sul nodo e premere il tasto sinistro.


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APPENDICE A - Calcolatrice Nel corso della costruzione di un modello ad elementi finiti con Hypermesh è necessario introdurre diversi parametri all’interno di apposite celle destinate ad accoglierli. Selezionando la cella con un clic del mouse è possibile inserire direttamente da tastiera il dato richiesto. Hypermesh inoltre è dotata di una calcolatrice per il calcolo di parametri il cui valore non sia noto. Per accedere alla calcolatrice, mostrata qui a fianco, è sufficiente fare un doppio clic con il mouse in corrispondenza della cella dove il dato dovrà essere inserito.

Per eseguire un’operazione di somma/sottrazione/moltiplicazione/divisione bisogna prima scrivere il primo numero, quindi premere enter, scrivere il secondo numero e premere il tasto dell’operatore che si vuole utilizzare. Per eseguire operazioni complesse con i tasti a sinistra del pannello bisogna prima scrivere il numero su cui si vuole compiere tale operazione e poi il tasto dell’operatore. Una volta eseguito il calcolo, è sufficiente premere il tasto enter e quindi il tasto exit per chiudere la calcolatrice e inserire automaticamente nella cella il risultato del calcolo presente sul display della calcolatrice stessa.

Manuale Hw 9-1

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