Come eseguire un’analisi elastica lineare in ambito civile da salome_meca

In buona parte dei casi, eseguire un’analisi elastica lineare su una struttura o su componenti strutturali di un edificio o una costruzione civile è sufficiente per poter dare delle risposte sullo stato di sollecitazione e di sicurezza dell’oggetto analizzato (almeno in forma cautelativa). Nell’ambito di questo breve tutorial verrà spiegato come generare un semplice risultato da un’analisi meccanica lineare di un oggetto semplice ma tipico in ambito civile. Il video della procedura è disponibile a questo link. Il file della mesh e quello dei comandi sono reperibili in fondo all’articolo.

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Supponiamo di avere a disposizione o di avere già generato la mesh dell’oggetto, con i gruppi di elementi o loro parti che saranno necessari per definire l’analisi (elementi, carichi, vincoli, condizioni al contorno). I passaggi base per generare il risultato dell’analisi lineare sono i seguenti:

1. lettura della mesh;
2. generazione del modello agli elementi finiti;
3. assegnazione delle proprietà agli elementi;
4. definizione e assegnazione del materiale;
5. assegnazione dei carichi e delle condizioni al contorno;
6. generazione dell’analisi meccanica non lineare;
7. salvataggio del risultato.

La cosa può avvenire in più forme, ma ci si limiterà ad approcciare le varie fasi tramite AsterStudy, l’interfaccia grafica di salome_meca che gestisce e implementa le istruzioni in forma automatica (il file COMM). Ad ogni modo, a ciascun comando nell’interfaccia corrisponde un comando all’interno di code_aster.

E’ necessario innanzitutto creare l’analisi generando uno stage.

Col comando Read a mesh (LIRE_MAILLAGE) è possibile leggere e importare la mesh, direttamente dalla plancia del modulo SMESH, o facendo riferimento a un file MED esterno.

La generazione del modello agli elementi finiti avviene col comando Assign finite element ( AFFE_MODELE). Si seleziona la modellazione desiderata: DKT per gli elementi 2D e POU_D_E per gli elementi 1D.

Le caratteristiche delle componenti strutturali si assegnano tramite AFFE_CARA_ELEM. Da indicare lo spessore per gli elementi COQUE 2D e le dimensioni per gli elementi POUTRE 1D.

La creazione e assegnazione del materiale avviene attraverso i comandi Define material (DEFI_MATERIAU) e Assign material (AFFE_MATERIAU). Elasticità, coefficiente di Poisson e densità sono gli input.

I carichi e i vincoli si possono assegnare tramite il comando Assign mechanical load (AFFE_CHAR_MECA). La procedura è possibile anche separando le assegnazioni in singoli comandi di input: in questo caso l’accelerazione gravitazionale e i vincoli alla base sono assegnati nello stesso comando.

Tramite il comando Static mechanic analysis (MECA_STATIQUE) è possibile generare l’analisi da risolvere.

Per salvare il risultato è necessario utilizzare il comando Set output results (IMPR_RESU). Il formato RMED facilita la lettura con Paraview/ParaVis.

Per far girare l’analisi si accede alla finestra dei casi di analisi e si procede aggiungendo un RunCase e inizializzandolo…

Si accede al file dei risultati tramite Paravis.

File mesh dell’oggetto.

Qui di seguito si riproduce il file di comandi generato nell’analisi.

DEBUT(LANG='EN')

mesh = LIRE_MAILLAGE(UNITE=20)

model = AFFE_MODELE(AFFE=(_F(GROUP_MA=('solaio', ),
                             MODELISATION=('DKT', ),
                             PHENOMENE='MECANIQUE'),
                          _F(GROUP_MA=('pilastri', ),
                             MODELISATION=('POU_D_E', ),
                             PHENOMENE='MECANIQUE')),
                    MAILLAGE=mesh)

elemprop = AFFE_CARA_ELEM(COQUE=_F(EPAIS=0.25,
                                   GROUP_MA=('solaio', ),
                                   VECTEUR=(1.0, 0.0, 0.0)),
                          MODELE=model,
                          POUTRE=_F(CARA=('H', ),
                                    GROUP_MA=('pilastri', ),
                                    SECTION='RECTANGLE',
                                    VALE=(0.25, )))

mater = DEFI_MATERIAU(ELAS=_F(E=30000000.0,
                              NU=0.3,
                              RHO=2.5))

fieldmat = AFFE_MATERIAU(AFFE=_F(MATER=(mater, ),
                                 TOUT='OUI'),
                         MODELE=model)

load = AFFE_CHAR_MECA(DDL_IMPO=_F(DRX=0.0,
                                  DRY=0.0,
                                  DRZ=0.0,
                                  DX=0.0,
                                  DY=0.0,
                                  DZ=0.0,
                                  GROUP_NO=('vincolo', )),
                      MODELE=model,
                      PESANTEUR=_F(DIRECTION=(0.0, 0.0, 1.0),
                                   GRAVITE=-9.81))

reslin = MECA_STATIQUE(CARA_ELEM=elemprop,
                       CHAM_MATER=fieldmat,
                       EXCIT=_F(CHARGE=load),
                       MODELE=model)

IMPR_RESU(RESU=_F(RESULTAT=reslin),
          UNITE=80)

FIN()