Avanzati tool di simulazione per gomme, plastiche, elastomeri e materiali iperelastici
Perché multistep e nonlineare?
Siemens Simcenter Nastran Multistep Nonlinear offre all’utente la possibilità di analizzare modelli complessi caratterizzati da nonlinearità derivanti da parti in contatto, legami costitutivi del materiali e dalla necessità di tener conto dell’ipotesi di grandi spostamenti o addirittura grandi deformazioni.
Durante una simulazione nonlineare risulta fondamentale il percorso della storia di carico. Grazie a Simcenter Nastran Multistep Nonlinear, l’ingegnere può analizzare le reali condizioni di esercizio, come per esempio l’applicazione di pre-carichi di tipo vite e della pretensione, per poi studiare il comportamento sotto i carichi di esercizio sia in senso statico che dinamico, con una analisi modale, di risposta in frequenza oppure al passo nel tempo.
Materiali
In Simcenter Nastran Multistep Nonlinear sono implementati numerosi modelli di materiali elastomerici iperelastici, tra cui i modelli di tipo Neo-Hooke, Mooney-Rivilin, Ogden e con generica interpolazione polinomiale di vario ordine. Troviamo anche un potente interpolatore dei dati sperimentali per prove monoassiali, biassiali e di taglio, sia per il contributo deviatorico che volumetrico.
I solutori integrati in Simcenter Nastran Multistep Nonlinear sono dedicati al trattamento dell’incomprimibilità tipica dei materiali elastomerici; sono disponibili infatti formulazioni miste per spostamenti/pressione o vincoli lagrangiani per l’imposizione del vincolo volumetrico.
Contatti
Simcenter Nastran Multistep Nonlinear mette a disposizione dell’ingegnere avanzati strumenti di pre-processing per la definizione dei contatti, ma anche algoritmi in grado di attivare i cosidetti self-contacts. Sono disponibili numerose opzioni anche per la stabilizzazione del contatti normali e tangenziali a frizione per aiutare la convergenza del contatto tra materiali con caratteristiche elastiche dissimili, come acciaio e gomma.
Nonlinearità Geometrica
L’inclusione nella simulazione delle ipotesi di grandi spostamenti e deformazioni risulta imprescindibile per i materiali elastomerici. Simcenter Nastran Multistep Nonlinear permette anche l’analisi delle instabilità dovute ad effetti di varia natura, potendo studiare anche il comportamento post-critico come lo snap-through o arricciamento di superfici sottili.
Viscoleasticità
Le proprietà degli elastomeri sono fortemente influenzate anche dalla velocità di applicazione del carico, cosicché il comportamento possa essere descritto secondo la teoria della viscoelasticità estesa a deformazioni finite. Se un campione è soggetto ad uno sforzo costante, allora si assiste al fenomeno del creep o scorrimento viscoso; nel caso in cui invece venga applicata una deformazione costante, si assiste ad una rilassamento dello sforzo nel tempo.
Danno
Oltre al classico comportamento viscoelastico, gli elastomeri e materiali iperelastici mostrano un comportamento isteretico con una rigidezza dipendente dalla storia di carico. Il campione non è influenzato nel proprio percorso di carico oltre la massima deformazione raggiunta, ma, al di sotto di essa, manifesta un comportamento tipo softening rilevante. Questo fenomeno è noto come effetto Mullin.
Analisi Armonica
In Simcenter Nastran Multistep Nonlinear, è possibile descrivere l’andamento delle proprietà del materiale in funzione della frequenza per mezzo dello storage modulus e del loss modulus tramite una serie di Prony; ciò permette di includere nella simulazione l’effetto della transizione da elastomero a vetro del campione, potendo così ottenere una analisi accurata dell’intero assieme.
