Concluída a etapa de Pré-Processamento, a ferramenta numérica possui todos os dados necessários para a iniciar a etapa de processamento.
Esta etapa é responsável pela obtenção da nova frente de fenda, sendo, portanto, uma etapa crucial no desempenho da ferramenta. É constituída por doze estágios principais, identificados na Tabela 4.1
Tabela 4.1 Principais estágios da etapa processamento
Estágio Módulo VB Ação
Pré-Processamento myinput.vb Leitura dos ficheiros de dados de entrada (.txt). 1 mesh.vb Criação do ficheiro de sessão (.ses) para geração da
malha com o COSMOSM, a partir dos ficheiros de entrada, e execução do COSMOSM.
2 myansys.vb Exportar ficheiros (.lis) para geração do modelo numérico tridimensional no ANSYS.
3 ansyslis.vb Leitura dos ficheiros (.lis) e armazenamento da informação necessária em ficheiros (.out).
4 ansyscdb.vb Criação do ficheiro de input para geração do modelo 3D no ANSYS (.cdb), e definição dos parâmetros de saída. 5 batch file Execução do modelo de elementos finitos do ANSYS
através de um batch file (.bat) e exportação de resultados (campo de deslocamentos, coordenadas dos nós, e valores do integral-J), em ficheiros .out .
6 ansysdat.vb Leitura e armazenamento de resultados a partir dos ficheiros .out.
7 mysif.vb Obtenção de K na frente de fenda pelo método de extrapolação com dois pontos.
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Estágio Módulo VB Ação
8 ansysjk.vb Obtenção de K na frente de fenda pelo método energético do integral-J.
9 mysif.vb Verificação da condição de fratura ( á� > �).
10 mysif.vb Cálculo dos valores efetivos da gama do fator de intensidade de tensão.
11 mynewcrackfront.vb Definição da nova frente de fenda.
12 mynewcrackfront.vb Preparação do ficheiro de entrada para a nova iteração. Pós-
Processamento
myoutput.vb Gravação de dados para análise da evolução da forma da fenda, fatores de intensidade de tensão, e vida de fadiga em ficheiros (.out) e (.xlsx).
A primeira tarefa a ser executada é a criação de um ficheiro de sessão (. ses), através do modulo
mesh.vb, que possibilita a criação da malha de elementos finitos a partir do software
COSMOSM (Figura 4.2). A malha é desenvolvida a partir da frente de fenda, seguindo a topologia descrita no subcapítulo 2.3.1.
Em seguida, é necessário exportar e armazenar as coordenadas dos nós e a conectividade do modelo. Através do módulo myansys.vb, são criados ficheiros ASCII do tipo (.lis), contendo os dados para a geração do modelo numérico tridimensional no software ANSYS.
Os ficheiros gerados no passo anterior contêm alguma informação desnecessária, por isso, de forma a reduzir a memória requerida e simplificar a posterior leitura dos dados, é usado o módulo ansyslis.vb. Este módulo, através de um conjunto de sub-rotinas, transfere a informação relevante dos ficheiros originais para ficheiros ASCII do tipo (.out).
A geração do modelo numérico para análise no ANSYS ocorre no módulo ansyscdb.vb, através da criação de um ficheiro ASCII de input do tipo coded database (.cdb). Este ficheiro é criado a partir dos ficheiros (.out) do módulo anterior, e, de algumas variáveis dos ficheiros (.txt) iniciais. Deve referir-se que este ficheiro tem uma elevada importância no bom funcionamento da ferramenta numérica, pois a sua construção tem de seguir uma sequência pré-definida e é escrito utilizando a linguagem especifica do ANSYS. Resumidamente, a sequência de
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construção do ficheiro (.cdb) é a seguinte: (i) descrição do problema (título); (ii) definição do tipo de simulação; (iii) definição das propriedades do material; (iv) definição do tipo de elementos; (v) definição das coordenadas dos nós do modelo(Anexo H); (vi) definição dos elementos(Anexo I); (vii) definição das condições de fronteira(Anexo J); (viii) definição do carregamento(Anexo K); (ix) definição dos blocos de nós para os quais são extraídos os deslocamentos e os valores do integral-J (Anexo L); e (x) comandos para extração dos resultados do ponto anterior(Anexo M).As quatro etapas iniciais encontram-se representadas no Anexo G.
Figura 4.2 a) Modelo 3D de elementos finitos típico obtido a partir do COSMOSM; b) ampliação do refinamento da malha na direção da espessura; c) ampliação da região da malha em forma de teia de aranha.
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Estando concluído o módulo de criação do ficheiro de input (.cdb) é iniciada a análise do ANSYS. De forma a garantir que a ferramenta numérica seja totalmente automática, utiliza-se um ficheiro do tipo batch (.bat), que contém o nome do ficheiro .cdb que deve ser lido, a diretoria para o executável do ANSYS que fará a análise e o nome do ficheiro de output. No final da análise, o software exporta, para um ficheiro ASCII do tipo (.out), o campo de deslocamentos, as coordenadas dos nós, e os valores do integral-J dos nós de canto da frente de fenda. O modelo 3D de elementos finitos criado pelo ANSYS, encontra-se representado na Figura 4.3 para comparação.
Figura 4.3a) Modelo 3D de elementos finitos obtido a partir do ANSYS; b) ampliação do refinamento da malha na direção da espessura; c) ampliação da região da malha em forma de teia de aranha.
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À semelhança dos ficheiros (.lis), o ficheiro (.out) resultante da análise do ANSYS contém informação desnecessária. Além disso, contém a informação dividida em várias secções, o que dificulta ainda mais a sua análise. Nesse sentido, é usado um módulo designado por ansysdat.vb cuja função é selecionar e armazenar em ficheiros ASCII do tipo (.out), a informação necessária para os passos seguintes do procedimento automático.
Após a seleção da informação anterior, passa-se às tarefas que irão conduzir à geração da nova frente de fenda. Inicia-se esta fase calculando os valores do fator de intensidade de tensão ao longo dos nós da frente de fenda. Caso o utilizador tenha escolhido o método da extrapolação com dois pontos, é aplicado o módulo mysif.vb; caso o utilizador tenha escolhido o método do integral-J, o módulo aplicado é o ansysjk.vb. Estes módulos seguem o procedimento descrito no subcapítulo 3.3para efetuar os cálculos de .
Após os cálculos dos valores do fatores de intensidade de tensão, é necessário verificar, utilizando outra sub-rotina que integra o módulo mysif.vb, se foi atingido o valor da tenacidade à fratura do material. Caso se verifique essa condição, existe fratura e o procedimento é interrompido; caso contrario, são obtidas as gamas efetivas do fator de intensidade de tensão, para as condições de carregamento especificadas inicialmente, utilizando também uma sub- rotina integrante do módulo mysif.vb.
Para finalizar a etapa do Processamento, é necessário passar por mais dois estágios: definição da nova frente de fenda (Figura 2.3d), e o armazenamento de diversas variáveis que serão necessárias para a próxima etapa (Pós-Processamento). A definição da nova frente de fenda é conseguida aplicando uma sub-rotina do módulo mynewcrackfront.vb. O armazenamento das variáveis é efetuado através de outra sub-rotina integrante do módulo mynewcrackfront.vb que guarda os resultados obtidos em ficheiros próprios, o que permite prosseguir a simulação até à ocorrência de rotura, repetindo os passos descritos neste ponto. A simulação pode também ser interrompida sempre que o utilizador assim o entenda.
Na Figura 4.4 está representada a janela da ferramenta numérica, visível durante a fase de processamento, indicando o número da iteração e os passos efetuados para cada iteração.
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Pedro Alves 53 Figura 4.4 Janela de verificação do decorrer da simulação.