Podstawową metodą wstępnej weryfikacji wszystkich modeli, a numerycznych w szczególności, jest porównanie ich symulowanego zachowania z zachowaniem obiektów modelowanych.
Omówiona w mojej notce o brzozie na serio praca pana Jonssona [1] (a i zwykłe codzienne doświadczenie) pokazuje, że uderzone tępym narzędziem drzewo czy grubsza gałąź nie są przecinane tylko łamane.
Pień wygina się pod wpływem działającej siły, i w momencie przekroczenia maksymalnej wytrzymałości w pierwszej kolejności pękają na skutek rozciągania włókna położone naprzeciw miejsca uderzenia, a następnie zniszczenie postępuje w kierunku działania siły.
Jest też trochę zmiażdżonego drewna pod miejscem uderzenia.
W symulacjach dr Biniendy drewno po prostu znika pod wpływem działających sił ściskających, rozrywany jest tylko ostatni kawałek pnia. Taka sprzeczność z obserwacją dyskwalifikuje model.
To nie jedyny błąd w tych symulacjach, ale ten jest akurat łatwy do naprawienia - wskazówkę można znaleźć w [1]:
"Note that if a wood specimen fails in the parallel direction, the failure is
catastrophic and renders the wood useless. If a failure occurs in the perpendicular direc-
tion, such as crushing of the wood at the impact location, the wood specimen can still
carry load until failure in parallel direction occurs."
Dla przypomnienia - wytrzymałość drewna na rozciąganie wzdłuż włókien jest około 25 razy większa niż jego wytrzymałość na ściskanie w kierunku poprecznym.
Jeśli ustawimy opcje programu LS-DYNA w taki sposób, aby elementy były usuwane po przekroczeniu we wszystkich wierzchołkach jednej z definiowanych wytrzymałości, otrzymujemy zupełnie niefizyczne zachowanie modelu jak na powyższej animacji, a skrzydło zawsze wygrywa z brzozą - tym bardziej, że model skrzydła wyszedł autorowi wyjątkowo solidny.
Żywe drzewo wraz z systemem korzeniowym nie jest łatwym obiektem do zamodelowania, ale jak pokazuje pan Jonsson nawet przy użyciu LS-DYNA i MAT_143 + MAT_DRUCKER_PRAGER można osiągnąć sensowne wyniki, przeprowadzając szereg eksperymentów i odpowiednio do ich rezultatów dobierając parametry modelu. W symulacjach [1] modele drzewa łamią się tak jak powinny.
[1] MARTIN JOEL OSKAR, JONSSON, "Energy absorption of trees in a rockfall protection forest.", Royal Institute of Technology Stockholm, 2007
Komentarze
Pokaż komentarze (23)