Introduction

Ce premier design est très simple, voire peu réaliste ( la fixation est excentrée ) mais il permet d'être un exemple facile à réaliser :

• Définition du problème.
• Définition de la géométrie.
• Données.

Puis :

• Simulations.
• Fichiers.

Dimensions.

Définition du problème

1. Après la sélection "File / New problem" , une fenêtre apparaît : sélectionnez "Stress Analysis".
2. Unité de longueur en "Inches".
3. Formulation : "plain strain" (le problème étant considéré d'épaisseur suffisante).
4. L'épaisseur du problème (axe Z) est définie par la classe du modèle (Plane-parallel), ce qui permet de définir une épaisseur de 0.75 in.

Caractéristiques du problème.

Définition de la géométrie (1/2)

1. Après la sélection "Edit Geometry" , une fenêtre apparaît : sélectionnez "Insert Shape" puis le choix "Circle".
2. Tracer un cercle de diametre 4 de centre (0,0).
3. Tracer un cercle de diametre 12 de centre (0,0).
4. Enfin un cercle de diametre 4 de centre (-4,0).
5. Cliquez sur "Zoom to fit".

Construction cercles ("clic" = zoom out).

Définition de la géométrie (2/2)

1. Cliquez sur "Insert vertices/edges".
2. Supprimez tous les demi-cercles supérieurs.
3. Après un clic droit et "Grid settings", mettre un pas de 1 in.
4. On ajoute les segments comme ci-contre, et on supprime le demi-cercle de gauche.
5. En cliquant à l'intérieur du "J", le bloc entier doit être sélectionné.

Construction complète.

Données

1. On définit un block "acier" que l'on associe à la forme principale, on prend E = 200 Gpa et R_e = 250 Mpa
2. Un edge "ref hor" oû l'on interdit tout déplacement, ce qui correspond plus à un pire cas qu'à la réalité. .
3. Un second edge "charge" est défini géometriquement comme montré ci-contre. Ainsi qu'un vertex de même nom. Ils sont définis par l'interection du demi-cercle avec trois segments verticaux que l'on supprime ensuite.
4. Le vertex "charge" servira à appliquer la charge de 5 000 lb qui est calculée comme suit :
   charge en N : 5000•0.453592•9.81 = 22 248 N
   soit 22 248 / ( 2.54e-2•0.75 ) = 1 167 900 N/m
   (charge linéique sur l'épaisseur)

Emplacement de la charge.

Simulations

Pour la première simulation, les données du problème doivent être définies comme ci-contre, c'est-à-dire, la charge définie sur un segment et ignorée.
Le maillage étant fait automatiquement, on pourra affiner le maillage une seconde fois. Voir "charge linéique" ci-dessous pour le résultat obtenu.
Pour la seconde simulation, la charge linéique est ignorée; la charge surfacique est donnée par

22 248 / 0.0004889 = 45 506 238 N/m² .

( la surface 0.0004889 est donné par "Integral calculator" du postprocesseur en utilisant un contour défini par les deux segments "charge").
Voir "charge surfacique" ci-dessous pour le résultat obtenu.

Charge linéique (déformée non à l'échelle).

Charge surfacique (déformée non à l'échelle).

Fichiers

• Le design "Student" utilisant la charge linéique n'est pas assez précis. il nécessite plus de noeuds pour bien déterminer la zone de la charge.

• Téléchargement :

• Fichiers Pro et Student - charge surfacique (respect. env. 4000 et 200 noeuds)  (145 Ko)
• Fichiers Pro et Student - charge linéique (respect. env. 4000 et 200 noeuds)  (145 Ko)

• En fait c'est un problème de flexion et traction/compression, et on doit utiliser pour un pré-calcul la notion de moment fléchissant, aboutissant à une dissymétrie telle que celle ci-dessous :

Design optimisé.