Estudos de teste de queda avaliam o efeito do impacto de uma peça ou montagem contra uma superfície plana rígida ou flexível. Como a queda de um objeto no chão é uma aplicação típica, os estudos desse tipo são agrupados sob esse nome. O programa calcula o impacto e as cargas de gravidade automaticamente. Nenhuma outra carga ou restrição é permitida.
Configuração
O PropertyManager de
Configuração de Teste de queda permite selecionar entre as seguintes opções para configurar o estudo de teste de queda:
-
Você define a altura da queda (h), a aceleração da gravidade (g) e a orientação do plano de impacto. O programa calcula a velocidade (v) no momento de impacto com esta fórmula: v = (2gh)1/2. O corpo se move na direção da gravidade como um corpo rígido até atingir o plano rígido.
- Você define a velocidade no impacto (v), a aceleração da gravidade (g) e a orientação do plano de impacto. O programa determina a região do impacto com base na direção da velocidade no impacto.
Para acessar o PropertyManager de
Configuração de teste de queda, crie um estudo de teste de queda. Na árvore de estudos de teste de queda, clique duas vezes em
Configuração.
Nenhuma rotação é considerada até a ocorrência do impacto inicial.
Cálculos
O programa resolve um problema dinâmico como uma função do tempo. As equações gerais de movimento são:
FI(t) + FD(t) + FE(t) = R(t)
onde F
I(t) são as forças de inércia, F
D(t) as forças de amortecimento e F
E(t) as forças elásticas. Todas estas forças são dependentes do tempo.
Na análise estática, esta esquação é reduzida a: FE(t) = R(t), pois as forças de inércia e amortecimento são desprezadas devido à velocidade e aceleração pequenas.
As forças externas R(t) incluem as forças gravitacionais e de impacto.
Há duas classes básicas de métodos para integração desta equação no domínio temporal: métodos implícitos e explícitos. Os métodos explícitos não requerem a composição ou decomposição da matriz de rigidez, um fator importante que poupa tempo e recursos do computador. No entanto, eles requerem que a etapa de tempo seja menor do que um valor crítico para que a solução possa convergir. A etapa de tempo crítica geralmente é muito pequena.
Esquemas de integração implícita fornecem soluções aceitáveis com etapas de tempo geralmente uma ou duas ordens de grandeza maiores do que a etapa de tempo crítica requerida pelos métodos explícitos. Por outro lado, eles requerem cálculos intensos a cada etapa de tempo.
O software usa um método explícito de integração de tempo para solucionar estudos de Teste de queda. Ele calcula automaticamente a etapa de tempo crítica com base no tamanho do menor elemento e usa um valor ainda menor para evitar divergência. Você pode suprimir recursos muito pequenos, quando apropriado, ou usar o controle de malha para tentar evitar a geração de elementos muito pequenos. O programa ajusta internamente a etapa de tempo à medida que a solução avança.
Para obter mais informações sobre os métodos explícitos, consulte: An Explicit Finite Element Primer by Paul Jacob & Lee Goulding, 2002 NAFEMS Ltd.
Convergência
Uma boa transição na malha ajuda a convergência. Uma rápida transição da malha pode ocasionar divergência. O solver verifica a ocorrência dessa condição monitorando o equilíbrio de energia. Ele apresenta uma mensagem e interrompe a análise quando o equilíbrio de energia indica a ocorrência de divergência.
O modelo vai quebrar?
O estudo não responde esta pergunta automaticamente. Ele também não prevê a separação de componentes unidos devido ao impacto. Você pode usar os resultados para avaliar a possibilidade desses eventos ocorrerem. Por exemplo, você pode usar as tensões máximas para prever a falha do material e as forças de contato para prever a separação dos componentes.