Practical Aspects of Finite Element Simulation A Study Guide PDF

Title Practical Aspects of Finite Element Simulation A Study Guide
Author Alexandre Urquiza
Pages 503
File Size 62.5 MB
File Type PDF
Total Downloads 492
Total Views 922

Summary

Academic Program Practical Aspects of Finite Element Simulation A Study Guide 3rd Edition Released 05/2015 Table Of Contents Table Of Contents����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Foreword ���������...


Description

Academic Program

Practical Aspects of Finite Element Simulation A Study Guide

3rd Edition Released 05/2015

Table Of Contents Table Of Contents����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2 Foreword ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������8 About This Book ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9

1..CAE-Driven Design Process ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 14

2. Analysis Types �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 16

3. Introduction To Finite Element Analysis �������������������������������������������������������������������������������������������� 36 3.1 A Brief Summary��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������36 3.2 Opensource FEM Courses ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������57

4..What Is Needed To Run A Finite Element Analysis? ������������������������������������������������������������������������� 60 4.1 Basic Information Needed To Run A Finite Element Analysis���������������������������������������������������������������������������60 4.2 Modeling / Pre-Processing����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������60 4.3 Solution����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������63 4.4 Visualization / Post-Processing ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������63

5..Strategic Planning ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 65 5.1 Planning The Solution �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������65 5.2 Creating A Solution Checklist �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������72 5.3 Boundary Conditions And Load Cases ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������73 5.4 Linear Assumption ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������77

6..Common Mistakes And Errors ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 79 6.1 Modeling And Visualization ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������79 6.2 Errors Within Organizations �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������82

7. Consistent Units.����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 85 7.1 Equations Used To Help Determine Consistent Units ���������������������������������������������������������������������������������������85

2

Table Of Contents 8. Geometry In HyperMesh���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 87 8.1 HyperMesh Geometry Terminology���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������87 8.2 Geometry Cleanup�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������90 8.3 Geometry Creation And Editing���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������96 8.4 Importing CAD Geometry�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������98 8.5 Geometry FAQ’s����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������99 8.6 Recommended Tutorials And Videos��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 102 8.7 Student Racing Car Project - Introduction And CAD Related Aspects����������������������������������������������������������� 106

9.. Introduction To Meshing�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 109 9.1 Why Do We Carry Out Meshing? ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 109 9.2 Types Of Elements���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������110 9.3 How To Decide The Element Type���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������110 9.4 Can We Solve The Same Problem Using 1D, 2D And 3D Elements ������������������������������������������������������������� 113 9.5 How To Decide Element Length������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������114 9.6 How To Start Meshing���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������114 9.7 Meshing Techniques������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������116 9.8 Meshing In Critical Areas�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������117 9.9 Mesh Display Options��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 118 9.10 Understanding Element Behavior������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 120 9.11 Element Selection������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 124 9.12 Mesh Density And Solution Convergence����������������������������������������������������������������������������������������������������� 125

10.. 1D Meshing With HyperMesh ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 131 10.1 When To Use 1D Elements �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������131 10.2 Special Features Of Beam/Bar Elements����������������������������������������������������������������������������������������������������� 132 10.3 Rigid Elements������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 134 10.4 Fasteners�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 136 10.5 1D Element Creation�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 138 10.6 Connectors In HyperMesh�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������157 10.7 Learn More About Connectors����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 159 10.8 1D Meshing Tutorials And Videos�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������175 10.9 Student Racing Car Project - 1D Meshing�����������������������������������������������������������������������������������������������������178

3

Table Of Contents 11.. 2D Meshing With HyperMesh ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 180 11.1 When To Use 2D Elements����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 180 11.2 Family Of 2D Elements����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 184 11.3 Thin Shell Elements�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������187 11.4 Effect Of Biasing In The Critical Region��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 192 11.5 Symmetric Boundary Conditions������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 193 11.6 Geometry Associative Mesh�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 198 11.7 How Not To Mesh�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 199 11.8 Creating 2D Elements in HyperMesh������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 203 11.9 Automeshing��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 204 11.10 Shrink Wrap Meshing����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 206 11.11 Meshing FAQ’s�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������207 11.12 2D Meshing Tutorials And Videos���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 212

12.. 3D Meshing with HyperMesh���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 215 12.1 When To Use 3D Elements ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������215 12.2 3D Element Types��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������216 12.3 Dofs For Solid Elements����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������216 12.4 Tetra Meshing Techniques������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������216 12.5 Brick Meshing��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������219 12.6 Tips For Brick Meshing����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 221 12.7 How Not To Mesh�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 221 12.8 Creating 3D Elements Using HyperMesh������������������������������������������������������������������������������������������������������ 224 12.9 Tutorials And Videos��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 228

13.. Element Quality And Checks����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 234 13.1 Compatibility And Mechanisms��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 234 13.2 General Element Quality Checks������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 238 13.3 2D Quality Checks������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 240 13.4 Other Checks For 2D Meshing����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 242 13.5 Quality Checks For Tetra Meshes������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 245 13.6 Other Checks For Tetra Meshes�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 246 13.7 Brick Mesh Quality Checks���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 248

4

Table Of Contents 13.8 Other Checks For Brick Meshes ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 249 13.9 Mesh Check Tools In HyperMesh������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 250 13.10 Mesh Check Tools Tutorials And Videos������������������������������������������������������������������������������������������������������ 254 13.11 Student Racing Car Project - Mesh Quality������������������������������������������������������������������������������������������������� 257

14.. Linear Elastic Material Information������������������������������������������������������������������������������������������������ 260 14.1 Hooke’s Law And Two Constants ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 260 14.2 Generalized Hooke’s Law And 36 Total Constants In The Equation����������������������������������������������������������� 261 14.3 Material Classification������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 261 14.4 Material Properties����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 262 14.5 Linear Elastic Material And Property Tutorials And Videos�������������������������������������������������������������������������� 263 14.6 Student Racing Car Project - Material Definition������������������������������������������������������������������������������������������ 267

15.. Boundary Conditions And Loads����������������������������������������������������������������������������������������������������� 274 15.1 Boundary Conditions���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������274 15.2 How To Apply Constraints������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 286 15.3 Symmetry�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 295 15.4 Creating Loadsteps In HyperMesh���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 299 15.5 Discussion On AUTOSPC In OptiStruct���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 299 15.6 Recommended Tutorials And Videos������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 305 15.7 Student Racing Car Project - Boundary Conditions ������������������������������������������������������������������������������������� 308

16.. Linear Static Analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 311 16.1 Linear Static Analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������311 16.2 Linear Static Analysis Example Using HyperMesh����������������������������������������������������������������������������������������312 16.3 Linear Static Analysis Setup Using HyperMesh���������������������������������������������������������������������������������������������314 16.4 Linear Static Analysis Tutorials And Videos�������������������������������������������������������������������������������������������������� 322 16.5 Example: Analysis Of A Rotating Disc������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 325 16.6 Student Racing Car Project: Linear Static Analysis�������������������������������������������������������������������������������������� 332

17. Modal Analysis���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 333 17.1 Introduction����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 333 17.2 Example: Modal Analysis�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 336 5

Table Of Contents 17.3 Example: Modal Analysis With Constraint Model������������������������������������������������������������������������������������������ 340 17.4 Tips & Tricks Regarding Post-Processing��������������������������������������������������������������������������������������������������������341

18.. Linear Buckling Analysis����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 345 18.1 Introduction����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 345 18.2 Elastic Buckling���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 346 18.3 Linear Buckling Analysis With OptiStruct�������������������������������������������������������������������������������������������������������347 18.4 Example: Linear Buckling Analysis Of A Beam Structure���������������������������������������������������������������������������� 349 18.5 Example: Wing Linear Buckling Analysis������������������������������������������������������������������������������������������������������� 354 18.6 Example: Buckling With Gravitational Load ������������������������������������������������������������������������������������������������� 356 18.7 Linear Buckling Analysis Tutorials And Videos��������������������������������������������������������������������������������������������� 360

19.. Nonlinear Analysis��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 361 19.1 Introduction����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 361 19.2 Comparison Of Linear And Nonlinear FEA ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 361 19.3 Types Of Nonlinearity ������������������������������������������...


Similar Free PDFs