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ADAPTIVE MESH AND DISTORTION CONTROL - ABAQUS Autor: Nikolas Woellner DEMEC – Departamento de Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

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ADAPTIVE MESH AND DISTORTION CONTROL - ABAQUS

Autor: Nikolas Woellner

DEMEC – Departamento de Engenharia MecânicaLABCONF – Laboratório de Conformação

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INTRODUÇÃO

Processos com deformações severas

Distorção da malha de elementos finitos

Ferramentas de adaptação de malha

Minimização da distorção

Adaptive Mesh and Distortion Control

Reduzindo Melhorando a proporção entre elementos

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APLICAÇÕES

- Adaptação contínua para análises transientes que sofrem grandes deformações.

- Solução para modelos em processos em estado estacionário.

- Análise de uma fase transiente em um processo em estado estacionário.

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RELAÇÕES ENTRE A MALHA E O MATERIAL

- Descrição Lagrangiana

- Descrição Euleriana.

- Método Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE).

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DOMÍNIOS DA MALHA

Definem as regiões do modelo em que a malha pode mover-se independentemente da movimentação do material.

- Múltiplos domínios podem ser definidos

- Default: domínio de malha definido em um step anterior permanece inalterável no step seguinte.

- Podem ser adicionados, modificados ou removidos

step-by- step.

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EULERIANO - DOMÍNIOS

A malha define um volume de controle para o problema, fazendo com que o material se mova através da malha.

Itens a serem especificados:

- Se o escoamento é para dentro ou fora da superfície.

- Restrições da malha: fixar no espaço de forma que não se mova junto com o material.

- Restrições do material: Comportamento nos contornos.

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LAGRANGIANO - DOMÍNIOS

A malha representa o mesmo domínio de material a todo o tempo.

Na fronteira de um domínio Lagrangiano a malha seguirá o material na direção normal à fronteira.

Esta técnica é frequentemente utilizada para analisar problemas transientes ou quase-estáticos com grandes deformações.

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70%

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100%

* Fica clara a necessidade de adaptação

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MÉTODO ‘ALE’ DE ADAPTAÇÃO - DOMÍNIOS

- Uma malha mais suave é gerada entre intervalos regulares para reduzir a distorção no elemento e manter boas proporções de elementos.

- A mesma topologia de malhas é mantida – o número de nós e elementos e suas conectividades não são alteradas.

- Pode ser usado para análise em problemas Lagrangianos e Eulerianos.

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- Tempo: Melhorar a qualidade da malha aumenta o incremento de tempo estável, o que compensa o tempo adicional para incrementar a malha adaptativa.

- Dispersão da adaptação no modelo: Suporta as características de todos os steps dependentes (contact, mass scaling, etc.).

- Materiais: Exceções: Presença de rachaduras frágeis e materiais hiperelásticos*.

- Default: Uma vez que a região do modelo que usará a malha adaptativa é identificada, o algoritmo é automático.

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Combina as ferramentas da análise puramente Lagrangiana e a análise puramente Euleriana:

• O movimento de malha é associado ao movimento do material somente quando necessário (em fronteiras livres).

• Caso contrário, os movimentos da malha e do material são independentes.

Nós no interior se ajustam em todas as direções

Nós ao longo da fronteira movem-se com o material na direção normal a esta. Ajustes tangenciais.

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Frequência da adaptação da malha afeta:

- Qualidade da malha - Eficiência computacional

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EXEMPLO

Impacto de uma haste:

1) Análise puramente Lagrangiana (sem adaptação ALE).

2) Adaptação por default ALE:Nós movem-se com o material na direção normal à superfície.Nós se ajustam tangencialmente à superfície.

3) Adaptação ALE com restrições:Nós podem mover-se com o material livremente.Nós se ajustam dentro da haste.

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SAÍDAS - ALE

Devem ser interpretadas com cuidado:

- Os valores dos resultados em locais específicos da malha não são ligados aos valores de pontos particulares do material.

- Uma partícula de material que é coincidente com um ponto de elemento de integração no início de um step, não pode permanecer assim ao longo do step.

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Solução: Traços de partículas

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Por default, resumos de informações de cada step são impressos, incluindo:

• O percentual médio de nós que se moveram.

• O percentual máximo de nós que se moveram.

• A percentagem mínima de nós que se moveram.

• O número médio de varreduras.

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CONTROLE DE DISTORÇÃO

Ativado por default em materiais hiperelásticos

- Não se preocupa em manter uma malha de qualidade durante toda a análise

- Variável de saída: energia dissipada por controle de distorção