CAEeDesign - Motorsport - Analisi FEM esplicita di un paraurti

Continuando a parlare di mondo automotive si vuole analizzare un paraurti tramite analisi non lineare esplicita fem.

Lo scopo è valutare il comportamento e le forze derivanti dall'impatto che si scaricano sulla struttura.

Il modello da analizzare

La struttura analizzata è un semplice paraurti di allumino fatto impattare contro un palo infinitamente rigido.

Lo scopo è valutare la capacità di assorbimento dell'energia da parte del paraurti.

La struttura dell'automobile è schematizzata come una massa concentrata.

Tutta la struttura è sottoposta ad una velocità iniziale di 50 km/h.

Tramite MidasNFX è stata impostata una analisi FEM esplicita.

Per evitare tempi di calcolo infiniti, è stato applicato un mass scaling su tutti i timestep inferiori a 10^-7, con un timestep minimo di 10^-6. Questo perchè la parte più critica erano gli elementi di contatto (elevata rigidezza a cui segue un timestep piccolissimo).

La struttura è stata modellata con elementi shell con 5 punti di integrazione di Simpson mentre il materiale è stato modellato con un comportamento perfettamente plastico con snervamento pari a 240 MPa.

Risultati

Ed ecco qui il video relativo al campo di velocità:

Si vede come il bumper continui a muoversi e non sia in grado di arrestare il veicolo. Infatti andando a vedere la velocità residua della massa, si vede come nel tempo di simulazione la velocità non sia cambiata.

Per quanto riguarda invece l'accelerazione, si può notare un assorbimento dell'urto ed un picco registrato di 0.3g circa.

Quindi da un analisi di questo tipo è possibile calcolare l'andamento delle grandezze del centro di massa, che sono poi i dati di input se volessimo andare a calcolare le forze agenti sulla struttura dell'automobile.

Ovviamente in questo caso la simulazione sarebbe dovuta continuare per vedere il completo assorbimento dell'urto, ma le tempistiche di analisi erano abbastanza elevate.

Per completezza andiamo ad inserire il campo di stress che si ha sulla struttura finale:

Questa tipologia di simulazione è perfetta se si deve effettuare un calcolo per determinare le dinamiche di un incidente stradale cercando di riottenere la forma del bumper deformato (questo è un possibile esempio di applicazione)

Perchè MidasNFX è perfetto per questo lavoro

Lavorare con MidasNFX permette di risparmiare tantissimo tempo.

L'impostazione di un'analisi esplicita è semplice e fattibile con pochi click. Ovviamente per modelli molto più impegnativi forse non è il top tier del settore, ma per quelle applicazioni e risoluzioni quotidiane e per essere uno strumento a 360° permette di coprire queste analisi senza problemi e senza spendere capitali infiniti.

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