Title: Introduccin a PATRAN
1Introducción a PATRAN
Centro de Cálculo CientÃficoUniversidad de Los
Andes
Ing. Genny Roa deVivenzio Enero 1997
2QUE ES PATRAN?
- Es un sistema de software abierto principalmente
usado para el análisis de componentes, sistemas
estructurales y mecánicos. - Consta de
- Interface Gráfica con el Usuario
- Integración Geométrica Directa.
- Preferencias de Análisis
- Funcionalidad para IngenierÃa
- Visualización de Los Resultados.
3Proceso de Modelado con MSC/PATRAN
- Construcción y/o Importación de GeometrÃa.
- Selección del Código de Análisis
- Creación de un Modelo de Análisis
- Malla de Elementos Finitos
- Propiedades del Material
- Propiedades de Los Elementos
- Cargas y Condiciones de Borde
- Ejecución del Análisis
- Evaluación de Los Resultados
4Paso 1 - Construcción/Importación de GeometrÃa
- Importación de un Modelo CAD vÃa un archivo IGES.
- Construcción de un Modelo en PATRAN
5Paso 2 - Preferencias de Análisis
- Selección del Código de Análisis antes de definir
Materiales, Propiedades de los Elementos y
Condiciones de Bordes y Cargas. - Preferencias de Análisis elimina la confusión.
6Paso 2 Preferencias de AnálisisNuevo Modelo
- Aparece cuando se abre un modelo nuevo.
- Método Alternativo para especificar preferencia.
- También se puede usar para especificar la
tolerancia del modelo global.
7Paso 3 Creando un Modelo de AnálisisMalla de
Elementos Finitos
Elementos Cuadráticos
- Nodos y elementos (malla) pueden ser creados por
- Isomesh
- Superficies de 3 o 4 lados (se muestra en Verde.
- Sólidos de 5 o 6 caras (azul).
- Paver
- Superficies de n-lados (Magenta).
- Superficies de 3 ó 4 lados (Verde)
- Malla Tetraédrica Automática
- Sólido B-rep (Blanco).
- Sólidos de 5 o 6 caras (Azul).
- Elementos de Base Sweeeping
- Mesh Seeds son usadas para definir la densidad y
el espaciamiento.
Elementos Hexagonales
8Paso 3 Creación de un Modelo de
AnálisisVerificación
- Se chequea la cualidad del modelo de elementos
finitos - Se chequea la distorsión del elementos.
- Se chequea los bordes del elementos.
- Se chequea la conectividad nodal
- Los elementos son codificados con color basado
en el criterio del usuario.
9Paso 3 Creando un Modelo de AnálisisPropiedades
del Material
- Las propiedades del material pueden ser
introducidas manualmente.
10Paso 3 Creando un Modelo de AnálisisPropiedades
de Los Elementos
- Tipo de Elemento y Propiedades FÃsicas definidas
con la aplicación Properties - Una vez que el código de análisis se ha
establecido solo se permiten propiedades fÃsicas
disponibles
11Paso 3 Creando un Modelo de AnálisisCargas y
Condiciones de Borde
- Aplicadas directamente a la geometrÃa ó modelo de
elementos finitos. - Variaciones definidas por campos.
- Gráficos XY usados para verificar el campo.
12Base de Datos PATRAN
- Modelo CAD
- IGES
- Tradicional Pre y Post Procesador
- GeometrÃa
- Elementos Finitos
- Cargas y Condiciones de Borde
- Propiedades de Materiales
- Propiedades FÃsicas
- Información para el Análisis
- Subcasos
- Tipo de Análisis
- Carga - Tiempo
- Temperatura - Material
CAD
Entrada de Datos
Base de Datos MSC/PATRAN
Resultados de Análisis Código Y
Parámetros de Control de Análisis
Resultados de Análisis Código X
13Paso 4 Ejecutando el Análisis
- Se selecciona el tipo de Solución y los
parámetros - Se somete al análisis directamente desde PATRAN
14Paso 5 Evaluando Resultados
- Se muestran con Insight ó la aplicación Results
- Se filtran basados en los atributos de modelos,
valores numéricos o criterios del usuario. - Diferentes resultados se muestran en forma
concurrentemente usando múltiples ventanas
15Iniciando MSC/PATRAN
- Se escribe p3 para llamar a PATRAN.
16Opción File
- New... Crea una nueva base de datos.
- Open... Abre una base de datos creada
previamente. - Revert Permite la eliminación de todos los
cambios hechos en el modelado actual. - Session Ejecuta los comandos PATRAN de un
archivo. - Close... Cierra la base de datos actual pero
mantiene a PATRAN activo. - Quit Cierra la base de datos actual y termina a
PATRAN. - Save... Guarda la base de datos, incluyendo el
ultimo comando. - Save a copy Guarda una copia de la base de
datos bajo un nombre diferente.
17Archivos de PATRAN
18La Forma Principal
Sistema de Iconos
Barra de Menú
LÃnea de Comando
Barra de Herramientas
Aplicaciones
Caja de Historia
- La selección de la Barra de Menú afecta el
ambiente global. - Selecciones w solo se aplican a cierta porción
del modelo. - Selecciones w son exclusivas y solo puede ser
seleccionada una a a la vez. - Selecciones no disponibles son mostradas
inactivas (grises).
19La Forma Principal
- Barras de herramientas proveen un rápido acceso a
procedimientos frecuentes. - Acciones tomadas dentro de la sesión de PATRAN
pueden ser rastreadas en la caja de historia. - Las lÃneas de comando permite el input de
comandos PCL.
20Formas TÃpicas Utilizadas en PATRAN
Es un switch on/off
- Es usada para introducir datos.
- Texto existente puede ser usado.
- Inserción de datos puede ser hecha.
Ejecuta la acción
21Formas TÃpicas Utilizadas en PATRAN
La selección de datos se hace encendiendo el Ãtem.
Permite selección exclusiva entre opciones.
Sufijo ... denota que una forma subordinada se
abre presionando el botón.
22Formas TÃpicas Utilizadas en PATRAN
Al mantenerlo presionado aparece un menú para
seleccionar.
Son usados para agrupar datos.
23Formas TÃpicas Utilizadas en PATRAN
La barra deslizante asigna un valor a una
variable asociada.
Icono de Control permite seleccionar entre
diferentes acciones.
Restablece los valores por defecto
24Sistema de Iconos
- Botón que refresca la pantalla.
- Presiona la ventana principal donde se pueda ver.
- Vuelve al gráfico por defecto.
- Deshace el último comando.
- Interrumpe la operación en proceso.
- Información de la Licencia de PATRAN.
- Semáforo.
25Evaluador Geométrico
- La geometrÃa que es importada por PATRAN es
tÃpicamente representada por varias formas
matemáticas (cónicas, lÃneas continuas, polinomio
paramétrico, etc.). - El evaluador de PATRAN acepta las formas
matemáticas creadas por sistemas CAD sin
traslación. - Evaluadores son usados para preguntar a
importaciones CAD por información necesaria para
ejecutar varias funciones PATRAN.
PATRAN Algoritmo de Intersección
Evaluador B-Spline
PATRAN Curva de Intersección
CAD/DATA Superficies
26Estructuras Topológicas
- PATRAN combina estructuras topológicas para
definir geometrÃa - Las entidades topológicas dentro de PATRAN son
7
6
Cara
5
8
Vértice
Cuerpo
2
3
Borde
1
4
- Un vértice tiene una posición para un punto y es
la única identidad topológica que es
automáticamente enumerada con un Numero ID. - Todas la identidades pueden ser seleccionadas
por el cursor.
27Bloques Constructivos GeométricosPunto
- Un punto es una identidad CAD adimensional
representa una ubicación en el espacio
3-dimensional . - PATRAN crea automáticamente puntos cuando
construye curvas, superficies y sólidos. - Por lo tanto no siempre es necesario construir
identidades comenzando con los puntos.
Z
Y
X
28Bloques Constructivos GeométricosCurva
- Una curva es un vector de una variable simple
puede tener varios tipos de formas matemáticas. - Una curva esta caracterizada por
- Un punto en cada borde.
- Una coordenada paramétrica (x1)
- cuyo dominio es de 0.0 en P1
- (origen) a 1.0 en P2.
P2
x1
5
P1
29Bloques Constructivos GeométricosSuperficie
- Una superficie es una función vectorial general
de dos variables paramétricas. - Una superficie es caracterizada por
- Una serie de curvas de borde.
- Un origen paramétrico de dos variables
paramétricas (x1 y x2). - Cuatro vértices.
- Una superficie puede tener la misma curvatura de
una curva. - Por defecto, PATRAN presenta cualquier superficie
con 2x2 lÃneas para visualizar el interior de la
superficie. - Las superficies pueden ser simples (verde) o
generales (magenta).
P2
P1
x2
S
x1
P3
P4
30Bloques Constructivos GeométricosSuperficie
- Una superficie simple (verde) tiene 3 0 4 bordes.
- Una superficie con 3 lados es degenerada.
- Una superficie simple puede ser mallada con
Isomalla o Paver. - Una superficie general (Magenta) puede tener mas
de 4 bordes y bordes internos (huecos). - Superficies generales deben mallarsen con Paver.
- Superficies generales pueden ser opcionalmente
descompuestas en superficies simples para
permitir el mallado Iso. - Isomesh Paver
31Bloques Constructivos GeométricosSólidos
- Un sólido esta caracterizado por
- Una serie de superficies limitantes.
- Paramétrico o No-paramétrico.
- Sólidos paramétricos (azules).
- Función vectorial de tres variables paramétricas
(x1, x2, x3). - Sólidos paramétricos son mallados con isomalla
(Elementos hexagonales, wedge y tetraédricos). - Sólidos No-paramétricos (blanco)
- Tienen solo una representación de superficie en
PATRAN. - Representación de bordes (B-Rep) de sólidos
pueden ser creados. - Sólidos CAD son normalmente accedidos como
sólidos B-Rep y pueden ser mallados usando el
algoritmo Auto Mallas Tetraédrica.
P6
P7
P5
P8
x3
P2
x1
P3
P1
x2
P4
32Bloques Constructivos GeométricosPlanos,
Vectores
- Planos infinitos y vectores son usados para
ciertas operaciones geométricas, tales como
dividir un sólido por un plano. - Un plano esta únicamente definida por un vector
representando su normal y un punto en el plano. - Un cantidad vectorial PATRAN es definida por una
magnitud, una dirección y un punto de origen.
Plano
Vector
33Forma Geometry
- La estrategia comienza trabajando con la forma de
geometrÃa - Se selecciona un objetivo, como crear un punto.
- Se estipulan los detalles asociados con la
creación de esa identidad usando un método
especifico. - Acción
- Objeto
- Método
34Forma Geometry
Geometry
Action Object Method
- Action Qué se quiere hacer? Operaciones que
puede ser ejecutado de cualquiera identidad
geométrica. - Object Tipo de geometrÃa para crear, mostrar ó
eliminar (Punto, curva, superficie, sólidos,
coordinate frame). - Method Algoritmo usado para crear la geometrÃa
(XYZ, Arc, Merge, Spline).
35Menú de Selección
Entidades Visibles
- Es un filtro para seleccionar.
- Menú de Iconos para seleccionar.
- Cursor ubicado en la lista muestra el menú de
selec-ción. - opción permite tomar de la pantalla todas
la identidades que se pueden ver.
General
Cualquier Punto
Cualquier Nodo
Intersección entre 2 Puntos
Un Punto en una curva más cercano a un punto
fuera de la curva.
Vértice de una curva, superficie ó sólido
Intersección de curva con superficie
Posición en la pantalla en una superficie
Cualquier posición en la pantalla
36Creación de Puntos
37Point Show
- Da al usuario información de la distancia entre
dos puntos.
38Point Transform
39Point Associate/Disassociate
- Puntos pueden ser asociados con curvas y
superficies. - Se pueden asociar puntos a curvas ó superficies
la cuales están dentro de la tolerancia del
modelo. - Puntos asociados pueden ser usados para guiar el
interior de la malla de la entidad, especialmente
con paver.
40Menú de Selección
- Se presiona en un Ãcono para seleccionar.
Cualquier Curva
El borde de una superficie ó sólido
Define una curva especificando 2 puntos
Define un segmento de una curva
Define una curva que es la intersección de 2
superficies
41Creación de Curvas
42Creación de Curvas
43Create/Curve/Chain
- Crea una curva compuesta de dos o más curvas o
bordes existentes. - Para crear una superficie planar o general
trimmed, las curvas o bordes existentes deben
estar conectados para formar un lazo cerrado.
5
11
9
8
6
7
10
4
3
DESPUES
ANTES
44Curve/Edit
45 Edit/Curve/Break
- Crea 2 nuevas curvas dividiendo la curva
original en un punto. - La ubicación del punto de división puede ser con
cualquier opción del menú selección.
Superficie Trimmed 3
Borde 7
Borde 7
46 Curve Show
47 Curve Transform
48 Curve Associate/Disassociate
- Solo se pueden asociar curvas a curvas ó
superficies las cuales están dentro de la
tolerancia. - Curvas asociadas pueden ser usadas como guÃa
interior del mallado de una entidad a través de
mesh seeding. - Curvas pueden ser asociadas con otras curvas.
DESPUES
ANTES
49Creación de Superficies
50Creación de Superficies
51Construcción de Superficie Trimmed
2D Superficie
- Tres opciones para crear una
- superficie trimmed en
- PATRAN
3D Superficie
Superficie Compuesta
- Crea una superficie por definición de sus
bordes. - Encadena curvas para formar lazos cerrados.
- Un lazo externo para definir el borde externo.
- Como lazos internos sean necesarios para definir
huecos. - Construye una superficie con referencias de sus
curvas encadenadas. - Superficies planas .
52Edición de Superficie
53 Surface Transform
54Surface TransformOpción Mirror
- El plano espejo se puede definir
- Por tres puntos.
- Normal a cualquier eje de un sistema coordenado.
- Por un vector normal.
55Verificar Superficie
- Dibuja los bordes libres en el modelo
- Borde libre referido a solo una superficie.
- Borde No manifold shared por más de 2
superficies o caras de sólidos.
56Creación de Sólidos
Cualquier Sólido
Define un sólido especificando dos superficies
57Creación de Sólidos
58Creación de Sólido a través de Superficies
- A través de 2 superficies.
- A través de 4 superficies.
59 Mostrando un Sólido
Edición de Sólidos
60 Solid Transform
61Creando Sistemas Coordenados Alternativos
Z
P(R,q,Z)
B
C
Z
A
Y
R
X
Y
X
q
Rectangular XYZ
CilÃndrico R q Z
- Estos tres ejes son referidos generalmente como
los ejes 1, 2, y 3 con las definiciones de arriba
respectivamente.
62 Mostrando Coordenadas
Creación de Coordenadas
63Coordinate Transform
64Creación de Planos
65Creación de Plano Normal a una Curva
- Crea un plano en un punto a lo largo de una
curva. - La normal al plano es tangente a la curva.
Información resumida sobre planos se muestra en
Show. Planos pueden ser transformados.
66Creación de Vectores
De un punto seleccionado al origen global. Entre
2 puntos Ejes Principales
3er eje por defecto
Normal al Plano
Tangente a la curva en un punto
Normal a la superficie en un punto
67Creación de un Vector entre 2 Puntos
Información resumida sobre vectores se muestra en
Show. Vectores pueden ser transformados.
68Viewing
- Orienta la vista del modelo en una pantalla.
- Translation.
- Zoom.
- Rotation.
- Clipping.
- Fit model to screen
- Cambiar la vista no altera el modelo de ninguna
manera.
69Factor Zoom
- Zoom in y out hace que se acerque o se aleje el
modelo respectivamente. - Un factor Zoom mayor que 1 reduce el tamaño del
modelo.
70Introducción a Los Grupos
- Permite a entidades geométricas y EF a ser
divididas en grupos separados para varios modelos
y postprocesamiento. - Un grupo llamado default_group es creado
automática-mente cuando una nueva base de datos
es creada. - Los nuevos Ãtems creados automáticamente son
miembros del grupo actual. - Cualquier número de grupos puede ser creado, y
entidades pueden pertenecer a más de un grupo. - El nombre del grupo se muestra en el Viewport.
71Ejemplos de Grupos
- Qué es un grupo?
- Cualquier parte del modelo.
- Una colección de entidades.
- Por qué usar más que solo el grupo por defecto?
- Grupos separados para geometrÃa y elementos
finitos. - Partes aisladas cuando se trabaja con grandes
modelos.
GeometrÃa
Elementos
Extremos
Total
Medio
72Opción Display
- Las herramientas display son utilizadas para
organizar y mejorar la apariencia del modelo en
viewports (ventanas de visualización). - Dos tipos de presentación por pantalla
- Etiqueta por tipos de entidades.
- Etiqueta por tipos de grupos.
- Es global (afecta todas las ventanas abiertas).
- Sólo un tipo puede ser usado al mismo tiempo.
73Display en Grupo
- Modifica las propiedades por grupo.
- Estilo claro.
- Color sombreado.
- Etiquetas on ó off.
- Tamaño de las etiquetas.
- Barra de herramientas rápidas.
Números
LÃneas
Sombreado
LÃneas Ocultas
74Atributos Geométricos
- Propiedades geométricas puede ser alteradas para
mejorar el display (tole-rancia, lÃneas,
direcciones paramétricas, colores y etiquetas). - Herramientas de barra, botones rápidos.
Dibuja LÃneas
Tamaño del Punto
Números
75Introducción al Mallado de Elementos Finitos
- Mallar un modelo consiste de dos cosas
- Especificar el tipo de elemento.
- Identificar las regiones a mallar.
- PATRAN tiene múltiples algoritmos para mallar
- Iso Malla
- Paver (adaptado).
- Mallador Tetraédrico.
- Mallador 2-1/2 D.
- Aunque estos algoritmos están altamente
automatizados, ellos permiten el control del
usuario.
76Isomalla
- Cuando se mallan superficies ó sólidos, Isomesh
divide la superficies en grupos de bordes
paralelos llamados Mesh Paths. - Mesh Paths son usados por IsoMesh para determinar
el número de elementos por borde. - El número de elementos por borde son basados en
las siguientes prioridades - Nodos de contorno (Mesh Seeds).
- Mallas adyacentes que son topológicamente
congruentes. - Longitud de borde global.
77Mallador Iso
- Mesh seeds determina el número de elementos por
borde. - Cuando no hay nodos de contorno ó mallas
adyacentes, el Global Edge Length y el borde más
largo en la malla determina el número de
elementos por borde - Número de Elementos Longitud de Borde más
Grande - Longitud Global del Borde del Elemento
78Mallador Paver
- Se usa con todas las superficies.
- Cuando malla superficies, comienza en los bordes
y gradualmente se mueve al interior. - Nodos de Contorno controla la generación de
elementos a lo largo de la curva. - Paver reconoce puntos y curvas.
10 Elementos por borde controlado por longitud
global de l borde del elemento
6 Elementos por borde controlado por Nodos de
Contorno
Un Borde Iniciador
6 Elementos por borde controlado por Nodos de
Contorno
Bordes Iniciadores Opuestos
79Mallador 2 1/2 D
- Lleva un elemento de bajo orden (ó nodo) a través
del espacio para crear un elemento de orden
superior (Un cuadrático a uno hexagonal). - Hay técnicas para manejar configuraciones
complejas (Extrude, Glide, etc.). - Mallador 2 1/2 D no tiene asociación con
entidades geométricas, por lo tanto propiedades y
CCB deben ser aplicadas directamente a los
elementos finitos.
80Mallador Tetraédrico
- Es un mallador de sólidos arbitrario que genera
elementos tetraédricos para sólidos definidos por
un número arbitrario de caras. - Chequea curvatura.
- Limita la longitud del elemento de borde.
- Malla basta apropiada para elemento p.
81Forma FEM
- Selecciona un objetivo, tal como crear una malla.
- Da los detalles para completar la tarea.
Geometry
Action Object Method
Create Mesh Solid
... Action ... Object ... Method
Transform
Create
Mesh Seed
Mesh
Node
Element
Edit
Uniform One-Way Bias Two Way Bias Curv Based
Curve 2 Curves Surface Solid
Edit
XYZ
82Donde empezar con el mallado?
- Consideraciones antes de comenzar con el mallado
- Chequear si el modelo tiene caracterÃsticas
especiales que pueden simplificar su
representación como modelo EF, por ejemplo
simetrÃa. - Seleccionar el tipo de elemento que mejor se
ajusta a la naturaleza del modelo (placas,
cerchas) y la configuración de carga. - Determinar el tamaño de los elementos por el
tamaño del modelo y cualquier caracterÃstica
crÃtica tal como fileteados. - Determinar cualquier área critica donde la malla
debe ser más fina.
83Nodos Iniciadores de Malla
- Mesh Seed es primordialmente usado para controlar
el número y el tamaño de los elementos generados
en el modelo. - También es usado para transición entre mallas de
diferentes densidades. - PATRAN tiene métodos diferentes para generar el
espacio entre nodos. - Separación uniforme.
- Separación no uniforme.
- Separación en base de la curvatura.
- Tabular.
84Separación No-Uniforme
Surface 1
Rata de Malla 0.25 (ó 4)
- Flechas azules indica la dirección positiva del
borde.
85Separación en la Base de La Curvatura
- Refina la malla basada en la tolerancia de la
cuerda. - Tolerancia de la cuerda es adimensional.
- Uniforme o variable a lo largo de la curva.
86Separación Tabular
- Distribución arbitraria de separación de los
nodos a lo largo de una curva/borde. - Ubicación puede ser definida en espacios reales o
paramétricos. - Ubicación del arreglo de la sepa-ración en orden
ascendente. - Reversión de ubicaciones de la separación.
87Ejemplo de Mesh Seeding
- Generación de los nodos en una vÃa en dirección
radial. - Separación Uniforme a lo largo del perÃmetro del
hueco. - Longitud Global del Elemento para determinar el
tamaño del elemento.
88Mallando Curvas
- Sólo un tamaño de elemento y topologÃa son
determinadas en el mallado. - Plano XY, Distancias, Formulación del Elemento,
etc. Son definidos en la aplicación Propiedades. - La lista de Curva puede ser especificada por
- Curve 15
- Surface 59B2.1
- Solid 7.3.3
89Mallador Tetraédrico
- El comando Global Mesh aplica el elemento Hex-8 a
todo el modelo.
90Mallado de Superficies
- El tamaño del elemento y la topologÃa son
determinadas por el mallado. - Iso Mesher es usado con superficies simples
(Verde). - Paver puede ser usado con todas las superficies
(Verde y Magenta y Caras de Sólidos). - Espesor, orientación del material, formulación
del ele-mento, etc. deben ser definidos en la
aplicación Properties.
13
2
91Mallado de Sólidos
- Isomesher y TetMesher son usados con sólidos
parametrizados. - La topologÃa de la malla y la longitud de borde
global necesitan ser especificadas. - Material debe ser asignado en la aplicación
Properties
92Equivalencia
- Remueve nodos duplicados.
- Los números más altos de los nodos son
eliminados. - Cambios se propagan a través de todo MEF
seleccionado. - Algoritmo de equivalencia es controlado con un
parámetro de tolerancia.
93Duplicación Nodal
- Nodos duplicados son creados en bordes comunes.
Superficie 1
Superficie 2
94Forma Equivalence
- Equivalencia puede ser aplicada a
- Todo el modelo.
- Una lista especÃfica de nodos.
- Grupos seleccionados.
- Nodos seleccionados pueden ser excluidos de la
equivalencia. - Cube Tolerance es el método recomendado
(velocidad).
95Ejemplo de Equivalencia
12
DESPUES
DURANTE
ANTES
96Mallas Irregulares
- Mallas irregulares usualmente ocurren con
- GeometrÃa irregular.
- Transición de malla.
- Irregularidad y distorsión es medida con respecto
a una forma básica (cuadrada, triangular
isósceles, cúbica). - Elemento distorsionados generalmente resultan en
respuestas menos exactas. - A mayor distorsión menor exactitud.
- Es RESPONSABILIDAD DEL USUARIO determinar la
máxima distorsión permitida.
97Chequeo de Irregularidades
- Chequeo general de elementos
- LÃmites o detección de grietas.
- Duplicación de elementos.
- Conectividad Nodal.
- Normales.
- Jacobiano.
- Chequeo de distorsión especÃfica del elemento
- Desviación de las formas básicas (taper).
- Curvatura y singularidad para elementos
cuadráticos. - Código de color en nodo ó elemento.
98Verificación de los Bordes del Elemento
- Grafica el borde como bordes libres u
opcionalmente caras libres. - Borde/cara libre de un elemento es el borde/cara
del elemento no común con otros. - Grietas aparecen a lo largo de los bordes
geométricos.
99Ejemplo de Verificación del Borde del Elemento
Modelo EF
Borde Libre antes de la Equivalencia
Borde Libre después de la Equivalencia
100Edición de Elementos Finitos
- El modelo de Elementos Finitos debe ser
modificado según la verificación. - Otra razón para la modificación es el
refinamiento de la malla. - PATRAN tiene herramientas para editar nodos y
elementos.
101Ejemplo de Edición de Nodo
- Problema Usar edición de nodos para alinear los
nodos en el borde 3 de la superficie
1 con los nodos de borde 1 de la superficie 2.
ANTES
DESPUES
102Mostrando Nodos
- Ubicación de nodos y distancia entre cualquier
par de nodos puede ser fácilmente mostrada en
PATRAN. - Distancia entre cualquier par de nodos es
lis-tada con respecto a las direcciones
coordenadas y la distancia total.
103Cargas y Condiciones de Borde
- Cargas y condiciones de Borde tienen un código de
análisis especÃfico. - Ellas pueden ser aplicadas tanto a la geometrÃa
como a los elementos finitos. - Campos son usados para definir las variaciones.
- Cargas dependientes del tiempo son definidas por
referencia a los casos de cargas dependientes del
tiempo. - Factores pueden ser aplicados a las cargas.
104Tipos de Carga/Condiciones de Borde
- Algunas de las cargas y condiciones de borde que
están disponibles - Desplazamiento. o Temperatura.
- Velocidad. o Heat Source.
- Carga Inercial. o Heat Flux.
- Fuerza. o Convección.
- Presión. o Emisión de Radiación.
- Carga Distribuida. o Factor View.
- Flujo Interno. o Flujo Externo.
- Contacto.
105Carga/Condiciones de Borde EstructuralSelección
Inteligente
Acción
Displacement Force Pressure Initial
Displacement Initial Velocity Velocity Acceleratio
n Contact
Objetivo
Método
- Cargas y condiciones de borde seleccionadas son
dependientes de el análisis especificado.
106Creando Cargas y Condiciones de Borde
- Se selecciona la apropiada Load/BC de la opción
Object (Pressure, Temperature, etc.). - Se selecciona el caso de carga aplicable a esta
Load/BC. - Introducir el tipo de elemento (1D, 2D ó 3D).
- Se introducen los datos en la forma Input Data.
- Se selecciona la región de aplicación (GeometrÃa
ó Elementos Finitos).
107Ejemplo de Restricciones Nodales
- Marcas se muestran en las lÃneas de visualización
cuando Cargas/CB son aplicadas.
108Región de Aplicación de Load/BC
- Cargas pueden ser aplicadas a Elementos Finitos y
GeometrÃa. - La geometrÃa seleccionada y el botón Add son
utilizados para seleccionar varias regiones de
aplicación del modelo. - Presionar el botón Add suma los contenidos en
Select a la región de aplicación. - Los contenidos de la Application Region pueden
ser editados. - Presionar el botón Add acepta las entidades en la
Aplication Region y cierra la forma.
109Presión utilizando los Campos Espaciales
- Se especifica la carga de presión como
68.6COSR(T) - en el sistema coordenado cilÃndrico.
- Se crea el campo espacial.
- Se especifica el campo de Load/Boundary
Conditions.
110Carga/Condiciones de Borde TérmicasSelección
Inteligente
Acción
Objetivo
Tipo
Element Uniform
- La forma de Cargas y condiciones de borde es
sensitiva al código de análisis.
111Mostrando Cargas/Condiciones de Borde
- Cargas y Condiciones de Borde creadas pueden ser
verificadas utilizando - Marcas Gráficas muestran Ãconos de las Cargas/CBs
creadas - Desplazamiento.
- Rotación.
- Desplazamiento y Rotación.
- Temperatura.
- Fuerza.
- Tablas muestran las Carga/CBs en formato de
Hojas. - Gráficos de Contorno de cualquier cantidad
escalar (Borde y Elemento Lleno).
788.0
100.0
112Graficando Load/BCs
- Gráficos de Banda de cualquier Carga/CB pueden
ser graficados como - Temperaturas.
- Componentes de un vector.
- El vector deseado debe ser seleccionado de la
ventana Select Data Variable. - Los vectores deben convertirsen a escalar para
graficar. - El gráfico puede ser aplicado a todos los grupos.
- Para mostrar en EF Carga/CB aplicada a geometrÃa,
primero se activa Display on FEM Only en
Display/Load/BCs/Properties.
113Creación de Caso de Carga
- Grupo Múltiple de Carga/Condiciones de Borde.
- Cada caso de carga tiene un nombre único.
- Estático o Dependiente del Tiempo.
- Puede ser creado, mostrado, modificado ó
eliminado. - Prioridades para adicionar ó sobreescribir
Carga/CBs pueden ser especificadas. - Todas Carga/CBs son automáticamente incluidas en
el caso de carga por defecto.
114Creación de Caso de Carga
- Casos de Carga pueden ser creados antes de la
creación de Carga/Condiciones de Borde. - El nombre de caso de carga es especÃfico.
- Seleccionar el tipo de Caso de Carga.
- Para especificar Carga/CBs dependientes del
tiempo, se debe primero crear caso de carga
dependiente del tiempo. - Reglas para resolver múltiples aplicaciones de
Carga/CBs en nodos ó elementos puede ser
especificado en Prioritize Load/BCs.
115Campos
- Campos son utilizados para definir variación en
- Cargas/ Condiciones de Borde.
- Propiedades del Material.
- Propiedades de los elementos.
- Hay tres tipos de Campos
- Campos Espaciales.
- Campos no espaciales.
- Campos de Propiedades de Material.
116Campos Espaciales
- Campos Espaciales - Variación del campo con
respecto a - Direcciones de Sistemas Coordenados.
- Direcciones Paramétricas.
- Resultados de Análisis.
- El usuario define la mezcla de variables
independientes y funciones PCL compiladas.
Velocidad
Espesor de Placa
117Campos No-Espaciales
- Campos No-Espaciales - Variación de los campos
con respecto - Tiempo.
- Frecuencia.
- El usuario define la mezcla de variables
independientes y funciones PCL compiladas.
118Campos de Materiales
- Campos de Propiedades de Material - Variación del
campo con respecto - Temperatura, Deformación, Rata de Deformación,
Tiempo y Frecuencia. - El usuario define la mezcla de variables
independientes y funciones PCL compiladas.
119Campo Espacial - Tabular Input
- Datos Tabulares
- Valores de campo pueden ser introducidos en tabla
de 1, 2 ó 3 dimensiones. - Primero, indica la ubicación de la tabla para la
entrada de datos. - Segundo, se escribe el valor del dato y se
presiona la tecla Enter. - PATRAN automáticamente va a la próxima fila
dentro de la misma columna.
120Materiales
- Modelo de Material es un grupo de propiedades
individuales. - Materiales pueden tener modelos múltiples
constitutivos (Elástico, Plástico, etc.)
asignados a un material. - Materiales pueden ser definidos para variar como
una función de temperatura, deformación, rata de
deformación y/o frecuencia. - Información de propiedades del material es
especifica al código de análisis.
121Creación de Propiedades de Material
- Propiedades de Material son introducidas
dependiendo del código de análisis.
- Propiedades variables son definidos utilizando
campos. - Varios modelos constitutivos pueden ser activados
para un análisis dado.
122Creando un Material
- Tres métodos pueden ser usados para especificar
propiedades del material - Entrada manual (introducir E, n, r en las
formas). - Selector de material (importa datos de MVISION).
- Externamente definido (creado el nombre del
material solamente). - Materiales existentes pueden ser utilizados como
template para crear nuevos materiales. - Cambiar el status es utilizados para
activar/desactivar modelos constitutivos.
123Propiedades de Material
- Primero, el modelo constitutivo de interés debe
ser seleccionado - Elástico Lineal.
- No Elástico Lineal.
- Creep.
- Según el código de análisis y el mo-delo
constitutivo utilizado se intro-ducen las
propiedades. - Cuando una ventana permite una definición de
campo, la lista de campos aparece. - Los modelos constitutivos recientemente creasdos
son activados por defecto. Sin embargo, cualquier
modelo constitutivo puede ser desactivado.
124Modelo de Material Isotrópico
- E 30 x 106 psi n 0.30
- sy 70000 psi hardening slope 7000 psi
- Se verifica que el modelo elástico este activo y
el modelo elastoplástico esté inactivo. - Se nombra el material STEEL_OUTER_SHELL.
125Modelo de Material Isotrópico
- 1. Se especifica el nombre del material.
- 2. Se selecciona lineal-elástico como modelo
constitutivo. - 3. Se introducen las propiedades elásticas y se
presiona Apply.
126Modelo de Material Isotrópico
- 4. Se cambia el modelo constitutivo a
Elastoplástico. - 5. Se selecciona Hardening Slope (para definir
la porción no-lineal de la curva
esfuerzo-deformación), se introducen los datos y
se presiona Apply.
6. Del menú de materiales, se selecciona Change
Material Status, se desactiva el modelo
constitutivo elastoplástico y se presiona Apply.
127Modelo de Material Compuesto
- E11 40E6 E22 1E6 n12 0.25
- G12 G13 0.6E6 G23 0.5E6
- Espesor de la placa
- .01/ .0125/ .01/ .0125/ .01/ .0125/ .01/
.0125/ .01 - Orientación de las placas
- 0/ 90/ 0/ 90/ 0/ 90/ 0/ 90/ 0/
Y
128Modelo de Material Compuesto
- 1. Se crea el material por capas (2D Ortotrópico).
2. Se introducen los datos del material.
129Modelo de Material Compuesto
- 3. Se crean las capas utilizando el material
compuesto laminado. - 4. Se especifica el material, espesor y
orientación por capas.
130Eliminado ó Modificado Materiales
- Cualquier material creado puede ser modificado ó
eliminado. - El modelo constitutivo del material puede ser
cambiado de un análisis a otro (lineal a
no-lineal).
131Mostrando Propiedades de Materiales
- Propiedades del material creado pueden ser
verificadas utilizando la acción Show. - Propiedades del material son mostradas en forma
tabular. - Matrices de flexibilidad pueden ser mostradas.
132Definición de Propiedades del Elemento
- Las formas Properties son especÃficas para el
código aplicación, tipo de elemento, y
configuración. - Propiedades pueden ser asociadas con
- GeometrÃa.
- Elementos Finitos.
- Propiedades asociadas con geometrÃa son
re-aplicadas a nuevas mallas después re-mallar,
editar, etc.
133Creación de Propiedades del Elemento
- Primero, se selecciona el análisis de código
deseado. - Se selecciona la dimensionalidad del elemento
- 0-D (masa, resorte...)
- 1-D (vigas...)
- 2-D (placas, membranas...).
- 3-D (hexágono, pentá...).
- Se especifica un nombre. Se selecciona la opción
del elemento - Integración reducida, hÃbri...
- Se introducen las propiedades en la forma Input
Properties. - Se usa el menú de selección para seleccionar
entre geometrÃa ó EF.
Entidades Geométricas
Entidades EF
134Forma Input Properties
- Materiales pueden ser seleccionados tomando el
nombre del material seleccionando de Material
Property Sets. - denota que es opcional.
- Presionar OK acepta los datos y cierra la forma.
135Ejemplo Masa
- Una masa puntual aplicado al elemento 4.
Inercia Traslacional se especifica. Masa está a
una distancia de 1 in. En la dirección
y. Inercia rotacional se especifica I11 I22
I33 100.0
136Propiedades del Elemento Viga
- Elemento Barra/Viga requiere un vector para
definir la orientación de la sección transversal
(el sistema coordenado local del elemento). - En PATRAN, este vector es definido en el sistema
coordenado global. - Para recover esfuerzos de flexión, puntos
recovery de esfuerzos deben ser definidos
relativo al vector orientación - Llamado C, D, E, y F para NASTRAN.
- Usado como c en la ecuación clásica de esfuerzo
Mc/I. - Los momentos de inercia (I1 e I2) y la constante
torsional (J) son definidos con respecto al
sistema coordenado local (J no es el momento
polar de inercia). - Orientaciones NASTRAN y ABAQUS son rotadas 90
deg. Como se muestra en la figura.
137Propiedades del Elemento Viga
ABAQUS
NASTRAN
Y
I2
I2
Plano XY
Plano XY
C
Vector lt0 1 0gt
J
J
D
I1
I1
Nodo 2
Nodo 2
X
X
E
F
2
2
Nodo 1
Nodo 1
Vector lt0 0 1gt
Z
1
Z
1
1
1
Z
Z
Y
Y
X
X
SC Global
SC Global
138LibrerÃa de Vigas
- Opcionalmente, secciones de vigas estándar pueden
ser creadas, mostrandolas y almacenandolas en la
bases de datos. - Una librerÃa de formas estándar está disponible
para automáticamente calcular A, I11, I22 y J. - Una librerÃa de vigas está disponible en la forma
Input Properties. - Secciones de vigas asignadas a elementos pueden
ser vistas para cada elemento.
139Mallando con Elementos de Barra
- Construcción de una Placa RÃgida de 64 x 64.
- Se mallan las superficies con elementos Quad4.
- Se mallan los bordes de las superficies con
elementos Bar2. - Se crea la propiedad de la viga usando una
sección T definida previamente.
140Especificación de la Propiedad de la Viga
- Se define la propiedad del material.
- Se introducen las propiedades fÃsicas.
- Se aplican las propiedades fÃsicas al modelo
(región de aplicación).
Material Acero es seleccionado
Nombre de la sección de viga
Vector definiendo el plano XY
La viga está a una distancia de 1.5en la
dirección Y (Sistema Coordenado Global)
Miembro libre en un extremo (Sistema Coordenado
Local)
Se selecciona aquà para usar la librerÃa de vigas.
141Especificación de Propiedades de Sólidos (Nastran)
- Propiedades fÃsicas 3D son definidas por el
elemento CHEXA.
- Propiedades son asociados con el sólido 55.
- El material es acero.
142Eliminado/Modificando Propiedades
- Cualquier propiedad de elemento creada pueden ser
modificado ó eliminada. - Se puede modificar cualquier dato de las
propiedades.
143Análisis
- Forma Analysis es automáticamente adaptada al
código de análisis utilizado. - Parámetros de análisis son seleccionados de esta
forma. - Se somete al análisis.
- El modelo de análisis puede ser preparado para
todo el modelo o el grupo actual. - Se seleccionan los parámetros de traslación
(Versión...). - Se selecciona el tipo de solución (Estático,
Modal, ...). - Se selecciona el caso de carga.
- Se seleccionan las entidades para resultados
- Desplazamientos.
- Esfuerzos.
- EnergÃa de Deformación.
144Tipo de Solución del Análisis
- Las formas Solution Parameter y Output Request
están configuradas basadas en el tipo de solución
seleccionado en la forma Solution Type.
145Traslación de Resultados
- Resultados del Análisis pueden ser leÃdos en el
post-procesamiento dentro de PATRAN. - Bajo la opción Object se puede seleccionar para
trasladar - Results Entities Esfuerzos, Deformación...
- Model Data Nodos, elementos.
- Both Ambos, modelo y resultados..
146Listas
- Crean una lista de entidades basado en un
criterio dado. - Listas pueden ser utilizados como datos para
varias aplicaciones, tales como región de
aplicación para propiedades de elementos. - Criterios para creación de lista son
- Atributos, tales como ubicación, valores de
resultados, propiedades asignadas. - Asociación con otras entidades, tales como
puntos, bordes, elementos, grupos, etc. - Listas no son almacenadas en la base de datos,
pero pueden ser adicionadas a un grupo.
147Listas
- Crean una lista de entidades basado en un
criterio dado. - Listas pueden ser utilizados como datos para
varias aplicaciones, tales como región de
aplicación para propiedades de elementos. - Criterios para creación de lista son
- Atributos, tales como ubicación, valores de
resultados, propiedades asignadas. - Asociación con otras entidades, tales como
puntos, bordes, elementos, grupos, etc. - Listas no son almacenadas en la base de datos,
pero pueden ser adicionadas a un grupo.
148Como crear una Lista
- Se crean dos listas Lista A Todos los nodos a
x18 (Tolerancia 1.0). - Lista B Todos los elementos asociados
con esos nodos.
- Se crea la lista B.
- Elementos asociados con los nodos de la lista A.
- Se crea la lista A.
- Nodos a x10 0.005
149Operaciones Boolean
Operaciones Boolean son utilizadas para manipular
listas Operaciones de intersección encuentran
Ãtems comunes en ambas listas. Unión combina
Ãtems en ambas listas. Resultados de sustracción
de una lista de otra lista.
150Viewports
- Qué es un Viewport?
- Separa ventanas gráficas.
- Tiene un único nombre (mostrado en la barra).
- Tiene una vista asociada.
- Cualquier número de Viewport puede ser creados y
post-procesado. - Cada Viewport puede ser movido, post-procesado,
tales como ubicación, valores de resultados,
propiedades asignadas.
151Creando ViewportsNo hay lÃmite de cuántas
Viewport pueden ser creadas
152Creando ViewportsNo hay lÃmite de cuántas
Viewport pueden ser creadas
Viewport_2
153Viewport Actual
- La Viewport Actual es la
- Viewport en el cual los comandos view pueden ser
aplicados. Criterios para creación de lista son - Viewport en el cual tÃtulos se ponen.
- Viewport en el cual el grupo actual es
post-procesado. - Sólo una Viewport puede ser presente a un tiempo.
- Para cambiar al Viewport Actual
- Presionar en el área entre el borde externo y el
borde fino rojo interno para hacer una Viewport . - Ó Viewport/Modify/Change Targer Viewport/Make
Current.
154Introducción a Resultados
- Resultados de varios análisis ejecutados pueden
ser almacenados en la misma base de datos bajo
diferentes casos de resultados - Estático.
- Transient.
- No-lineal.
- Resultados son importado dentro de PATRAN usando
la selección del menú de análisis. - Resultados pueden ser filtrados basados en
atributos ó valores numéricos. - Más de un caso de carga puede ser operado
simultáneamente. - Resultados pueden ser mostrados en cualquier
sistema coordenado (excepto para ABAQUS y FEA).
155Tipos de Gráficos de Resultados
156Post-Proceso de ResultadosForma Básica
- La forma Results Display (Basic) ha sido
diseñada para el fácil acceso para
post-procesamiento básico tales como - Gráficos de bandas.
- Gráficos de deformadas.
- Gráficos combinados.
- Animación rápida.
157Forma de Resultados BásicosAnimación Rápida
- Forma deformada (estática ó modal) y/o animación
de bandas pueden ser ejecutadas. - Por defecto para animar ambos (bandas y
deformaciones) con el método modal en 2D, 15
cuadros. - Se puede cambiar cualquiera de estas opciones a
través de la forma Animation Options. - Animación modal crea cuadros multiplicando los
resultados de -1.0 a 1.0 - Ramped va de 0 a 1.0
- 2D usa animación 2D, 3D permite rotar el
modelo con el botón del medio del ratón mientras
el modelo continua animado. - Mientras mas cuadros se selecciones, la
animación es más suave, y más recursos
computacionales son usados.
158Post-Proceso de Resultados Avanzados
- Selecciona los Casos de Carga
- Estático.
- Incremental.
- Modos.
- ...
- Selecciona el resultado
- Desplazamiento.
- Esfuerzos/Deformaciones.
- EnergÃas de Deformación.
- Selecciona el tipo de Gráfico
- Gráfico XY.
- Banda.
- ....
159Opción de Resultados Avanzados
Result Case Options...
- Opciones especÃficas pueden ser usadas en cada
uno de los tres pasos como sigue - Opciones de casos de resultados
- Result Case Options... Facilita la selección de
casos de cargas. Por ejemplo - u By Global Variables...
- Selección de todos los casos de carga para una
ejecución modal f1ltfltf2 - Combinación de casos de carga
- Nuevo Caso de Carga 1.7LOAD case_1 1.4LOAD
case_2
160Opción de Resultados Avanzados
Type Components...
- Opción Type Components
- Cantidades escalares derivadas de Resultados
vectoriales ó tensoriales pueden ser graficadas. - Selección Plot Type en forma madre la adapta
automáticamente. - Resultados mostrados en cualquier Sistema
Coordenado alternativo (no disponible para todos
los códigos de análisis). - NASTRAN por defecto para elementos CQUAD Global
Proyección, en la cual la componente de esfuerzo
XX es en la dirección del eje X proyectado dentro
del elemento de placa.
161Opción de Resultados Avanzados
- Result Type Options...
- Puede ser usado para seleccionar y manipular
resultados. - Resultados derivados basados en Máximo, MÃnimo,
Valores Promedios, ó la suma de cualquier
resultado ó resultados combinados. - Nodal Demostración ó Resultados de los Elementos
pueden ser creados.
Result Type Options...
162Opción de Resultados Avanzados
- Opción Filter..
- Resultados en los casos de carga seleccionados
pueden ser filtrados basados en - Material, Elemento ó Propiedades.
- Elementos y Nodos.
- Rango numérico para resultados.
- Las listas también pueden ser creadas y actúan
como filtros definidos por el usuario (es decir,
Elementos con 10.000 lt Esfuerzos Von Mises lt
20.000
Filter...
163Gráficos de Las Deformadas
Factor de Escala 0.2
Factor de Escala 0.1
- Cambia la escala del gráfico de la deformada en
el menú Display/Results bajo el menú principal. - El color de la no-deformada puede ser cambiado en
este menú. - La forma no-deformada se puede apagar en esta
forma.
164Gráficos de Contorno
- Gráficos de Contorno incluyen
- Gráficos de Bandas.
- Gráficos de Elementos Llenos.
Gráfico de Bandas
Gráfico de Elemento Lleno
165Gráficos de Vectores
- Opción gráfico vectorial controla la muestra de
cualquier cantidad vectorial nodal. - Componentes vectoriales ó resultantes pueden ser
interpretadas. - Resultados vectoriales pueden ser graficados con
respecto a cualquier sistema coordenado.
166Graficando Resultados XY
- Se seleccionan Casos de Resultados y se presiona
en Get Results.... - Se cambia el tipo de gráfico a Gráfico XY y se
presiona en Plot Type Options....
Se selecciona la variable global y los resultados
a ser graficados. Se selecciona la entidad en la
cual el gráfico XY es generado. Se presiona en
Apply para calcular los Gráficos XY.
167Graficando Resultados XY
Se seleccionan los gráficos XY a ser guardados en
la base de datos encendiendo la curva deseada y
presionando en Apply. El gráfico XY se muestra.
- El usuario puede también renombrar el tÃtulo de
la Curva XY.
Para adicionar una segunda curva a la misma
ventana XY, se renombra el tÃtulo de la segunda
curva para evitar conflicto con la primera.
168Insight
169Qué es la herramienta Insight?
- Una herramienta que ayuda a visualizar los
resultados. - Hay 13 tipos de herramientas
- Isosuperficies.
- LÃneas de flujo.
- Superficies de flujo.
- Umbrales.
- Bandas.
- Contorno.
- Elemento.
- Tensor.
- Vector.
- Marca.
- Valor.
- Deformación.
- Cursor.
Gráfico de Contorno
170Herramienta Isosuperficies
Isosuperfices Basadas en Coordenados
Isosuperfices Basadas en Resultados
Isosuperficies pueden ser mostradas como
superficies de valores de resultados constantes ó
como planos coordenados.
171Herramienta de Contorno
- Gráficos de lÃneas de contorno denotan lÃneas de
resultados constantes.
172Animación Insight
Animación modal y transitoria puede ser ejecutada
en Insight. Controles de animación se encuentran
en Insight Control en el menú principal.
- Animación transitoria puede se ejecutada con
respecto a cualquier variable global, tal como
tiempo, caso de carga, frecuencia... - Rápido acceso para animación modal.
Insight Control
Todas las herramienta post se muestran durante
una animación, pero sólo las herramientas
disponibles cambian de cuadro a cuadro.
173TÃpica Animación Insight
174Gráfico XY
- Crea y maneja la apariencia de las ventanas XY.
- Crea y maneja curvas en ventanas XY.
- Integrado total con resultados, cargas,
propiedades, y datos del material.
175TerminologÃa del Gráfico XY
Leyenda
TÃtulos
Eje Y
Eje X
CuadrÃcula
Marcas Primarias
Marcas Secundarias