1.- ARMADURAS_APDL
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CAPITULO 1: ARMADURAS ENANSYS APDLEJEMPLO 1.1: ARMADURA BIDIMENSIONAL
Determine las deflexiones nodales, fuerzas de reaccin y tensiones para el sistema dearmadura indicado: (E = 200GPa, A = 3250mm2).
Las unidades en que se trabajar son mm y N/mm2
1.- CAMBIE EL TTULO DEL PROGRAMA A TUTORIAL DE ARMADURA PARAPUENTE:
En el Utility menu bar seleccione File > Change Title:
Luego ir a Plot < Replot para visualizar el titulo
2. CREAR LA GEOMETRIA
Ingresar Keypoints de acuerdo a la tabla siguiente:
KEYPOINT COORDENADASX Y
1 0 02 1800 31183 3600 04 5400 31185 7200 06 9000 31187 10800 0
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Usar: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
Clic en Apply para aceptar el resultado, El resultado es el siguiente:
Si se desea cambiar el fondo de pantalla mediante:
Plot Ctrls < Style < Colors < Reverse Video
Para dibujar las lneas se selecciona :
Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord
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Con el mouse se selecciona sealando los Keypoints hasta obtener la armadura, no sedebe saltar ningn Keypoint:
En caso de que desaparezcan las lneas las volver a activar con plot < lines
3.- DEFINA EL TIPO DE ELEMENTO
Seleccione: Element Type > Add/Edit/Delete
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y seleccione 3D finit stn 180
Este elemento finito LINK180 puede modelar armaduras bidimensionales otridimensionales, cables y resortes.
DEFINIR PROPIEDADES GEOMTRICAS
Con: Real Constants > Add/Edit/Delete, En rea colocar 3250 mm2
4.- DEFINIR PROPIEDADES DEL MATERIAL
En Preprocessor seleccionar Material Props > Material Models
Seleccionar material elstico, lineal e isotrpico, llenar en el campo de Mdulo deelasticidad el valor de E = 200000 MPa, y coeficiente de Poisson, 0.3.
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Ok y Material < Exit
5.- MALLADO
En este caso los elementos finitos son las barras por lo tanto el nmero de divisiones autilizarse es 1
Seleccione Meshing > Size Cntrls > Manual Size > Lines > All Lines
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Para mallar se selecciona luego a:
Meshing > Mesh > Lines y Pick All
Para numerar los elementos ir a Utility Menu seleccionar PlotCtrls > Numbering...
y numerar segn nodos o elementos
6.- FASE DE SOLUCIN
Definimos el tipo de anlisis
Se selecciona Solution Menu > Analysis Type > New Analysis.
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Y se verifica que este selecciuonada la opcin Static
El nodo 1 es totalmente restringido, por lo tanto se selecciona a:
Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints
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En el extremo contrario solamente se restringe el movimiento en y
El resultado es el siguiente que equivale a un soporte de rodillos:
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7.- APLICAR CARGAS
Aplicar las cargas de 280kN, 210kN, 280kN, and 360kN en keypoints 1, 3, 5, y 7respectivamente.
El resultado es el siguiente:
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Resolver el sistema de ecuaciones mediante:
Solution > Solve > Current LS
Aparecer el mensaje: Solution is done
8.- POSTPROCESADO REVISIN DE RESULTADOS
General Postproc > List Results > Reaction Solution, escojer All Items
Y nos entrega el valor de reacciones en el nodo 1 y 7
Nodo Fuerza en x Fuerza en y1 0 513330 N7 0 616670 N
DEFORMACIN
Plot Results > Deformed Shape
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La deformada es de 7.40925 mm
En General Postproc seleccione Plot results > Contour Plot > Nodal Solution >Dof solution > Displacement vector sum
Utility Menu select Plot Controls > Style > Contours > Uniform Contours..
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Y cambie los siguientes datos del cuadro de dialogo
Esto simplemente controla los intervalos de color del grfico anterior
La deflexin puede ser obtenido tambin como una lista con:
General Postproc > List Results > Nodal Solution
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9. DETERMINACIN DE LATENSIN AXIAL
Para definir el comando correspondiente a la tensin axial efectuar el siguienteprocedimiento:
Escribir en la lnea de comandos HELP LINK180 para obtener la informacin delelemento en particular.
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Se despliega la informacin del elemento y debemos buscar las variables de salida
La variable Sxx es la que se quiere graficar. Este parmetro est asociado con el ItemLS como se observa en la tabla 180.2
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Se selecciona entonces a:
General Postprocessor < Element Table < Define Table
Seleccionar Add y escribir en los cuadros de dialogo Tensin axial, seleccionar
By sequence num y ponga 1 despus de LS
Grafique las tensiones seleccionando General Postproc < Plot Results < ContourPlot Element Table < Plot Elem Table
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Donde se especifican las tensiones axiales en MPa y los elementos en rojo estn entensin y los azules en compresin. Con estos datos y el perfil estructural se podradeterminar el diseo de la estructura.
Igual se pueden listar las tensiones
General Postproc < List Results < Element Table data < TENSION_AXIAL
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EJEMPLO 1.2: ARMADURA ESTTICA BIDIMENSIONAL
Determine la fuerza en cada miembro de la siguiente estructura.Indicar si los miembros estn en tensin o compresin. El rea esde 0.01 m2, El mdulo de Young es de 200 x 109 N/m2 y la relacinde Poisson es de 0.3. En este ejercicio se trabajar en metros.
1.- Grabar en una carpeta especfica y con un nombre cualquiera ej: truss
Dar un ttulo al trabajo con File < Change Title
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Luego ir a Plot y Replot
Seleccionar Main Menu > Preferences,
El efecto de seleccionar la preferencia estructural es que solamente las opciones delmen aplicables a la mecnica estructural estn disponibles en la interfaz grfica; lasopciones relacionadas con otras disciplinas tales como trmicas, fluidas yelectromagnticas no estn disponibles. Esto ayuda un poco mientras se navega enlas opciones extensas de ANSYS.
2.- ESPECIFICAR TIPO DE ELEMENTOS Y CONSTANTES
Se selecciona a
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add..
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Clic Structural Link en el campo izquierdo y 3D finit stn 180 en el campo derecho
.Especificar el rea de los elementos con
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete
3.- ESPECIFICAR PROPIEDADES DEL MATERIAL
Utilizar:
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models
Escojemos: Structural < lineal < Isotropic
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4.- ESPECIFICAR GEOMETRA
Se selecciona a dibujar los nodos segn el grfico, utilizando:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
nodo x y1 0 02 0 2.83 1.5 2.5
El resultado es el siguiente:
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Verificar los Keypoints con
Utility Menu > List > Keypoints > Coordinates only
En caso de escribir mal algn Keypoint borrarlo con
Main Menu > Preprocessor > Modeling >Delete > Keypoints
Para dibujar las lneas ir a:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord
Verificar las lneas con: Utility Menu > List > Lines
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En el caso de borrar lneas se puede utilizar
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Lines Only
5. MALLADO
Se puede mallar en forma diferente a lo que se hizo en el primer ejercicio:
Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool
Aparece el siguiente cuadro de dialogo
Se selecciona Lines y Set
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Aqu se puede discriminar distinto tipo de materia, rea, tipo de elemento o seccin
Y OK luego en Mesh Tool seleccionamos Set correspondiente a Lines, clic en todaslas lneas
Y colocamos 1 en nmero de divisiones
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Para mallar se selecciona a: Mesh Tool
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Y seleccionamos Mesh y Pick All
El resultado es el siguiente
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Cerramos Mesh Tool y verificamos con
Utility Menu > List > Elements > Nodes + Attributes
Esta tabla dice que el elemento finito 1 se compone de material 1 y de tipo deelemento 1 y que va del nodo 1 al 2
Grabar y especificar condiciones de frontera
6. CONDICIONES DE FRONTERA
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Se puede ver que el pin A no se puede desplazar en x y y mientras que el pin C solose puede mover en y
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Displacement > On Keypoints
Por lo tanto seleccionamos A y escogemos ALL DOF como 0
Luego seleccionamos C y escogemos UX como 0
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El resultado es el siguiente:
Se puede verificar los desplazamientos con
Utility Menu > List > Loads > DOF constraints > On All Keypoints
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Aplicar la carga con:
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural>Force/Moment > On Keypoints
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Aplicar -2800 N en direccin y
El resultado es el siguiente:
7. SOLUCION
Main Menu > Solution > Solve > Current LS
Aceptar las ventanas y esperar hasta que aparezca el mensaje solution is done
8. POSTPROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS
Se selecciona a graficar la deformada
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape
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El mximo desplazamiento es 0.820 e-5 metros. Para capturar la pantalla se utiliza
Utility Menu > PlotCtrls > Hard Copy > To File, se graba con la extensin: .bmp
Animamos el ejercicio con:
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Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Deformed Shape
Listamos las fuerzas con:
Main Menu > General Postproc > List Results > Element Solution
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Ejercicios para el estudiante en clase
1.- Utilizando el procedimiento visto en el caso anterior graficarla tensin interna de cada barra
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EJEMPLO 1.3: ANALISIS DE UNA ESTRUCTURA APLICANDOSIMETRA
Determine los desplazamientos y las tensiones en cada miembro dela siguiente estructura. Indicar si los miembros estn en tensin ocompresin. El mdulo de Young es de 200 x 109 N/m2 y la relacinde Poisson es de 0.3. El elemento 3 tiene un rea de 0.130 m2 y losotros elementos tienen 0.065 m2.
1.- Grabar en una carpeta especfica y con el nombre symetric.db
Dar un ttulo al trabajo con File < Change Title
Luego ir a Plot y Replot
Seleccionar Main Menu > Preferences,
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2.- ESPECIFICAR TIPO DE ELEMENTOS Y CONSTANTES
Se selecciona a
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add..
Clic Structural Link en el campo izquierdo y 3D finit stn 180 en el campo derecho
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete
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3.- ESPECIFICAR PROPIEDADES DEL MATERIAL
Utilizar:
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models
Se escoje Structural < lineal < Isotropic
4.- ESPECIFICAR GEOMETRA
Se dibuja los nodos segn el grfico, utilizando:
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Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
nodo x y1 0 02 2.44 03 0 1.83
verificar los Keypoints con
Utility Menu > List > Keypoints > Coordinates only
En caso de escribir mal algn Keypoint borrarlo con
Main Menu > Preprocessor > Modeling >Delete > Keypoints
Para dibujar las lneas ir a:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord
Verificar las lneas con: Utility Menu > List > Lines
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En el caso de borrar lneas se puede utilizar
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Lines Only
5. MALLADO
Se efecta el mallado de igual manera que en el caso anterior
Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool
Seleccionar e Mesh y Pick All
El resultado es el siguiente
Cerramos Mesh Tool y verificamos con
Utility Menu > List > Elements > Nodes + Attributes
Esta tabla dice que el elemento finito 1 se compone de material 1 y de tipo 1 y que vadel nodo 1 al 2
Grabar y especificar condiciones de frontera
6. CONDICIONES DE FRONTERA
Utilizamos condiciones de simetra, es decir los nodos de la barra vertical no sedesplazan en x (Ux = 0) y el nodo en el extremo no se desplaza en y (UY = 0)
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Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Displacement > On Keypoints
El nodo 3 no se desplaza en y
Se puede verificar los desplazamientos con
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Utility Menu > List > Loads > DOF constraints > On All Keypoints
Aplicar la carga con:
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural>Force/Moment > On Nodes
Seleccionar Fy y poner la carga de -220000 N en el nodo 2 que es la mitad de loespecificado por las condiciones de simetra
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7. SOLUCION
Main Menu > Solution > Solve > Current LS
Aceptar las ventanas y esperar hasta que aparezca el mensaje solution is done
8. POSTPROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS
Se selecciona a graficar la deformada
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape
El mximo desplazamiento es 0.240 e-3 metros. Para grabar la deformacin se utiliza
Utility Menu > PlotCtrls > Hard Copy > To File, se graba con la extensin: .bmp
Animamos el ejercicio con:
Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Deformed Shape
Definimos las tensiones con
Main Menu < General Postproc < Element Table < Define Table
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TENSIE_AX: Es un nombre cualquiera que define la variable a graficar
Se selecciona luego a
Main Menu < General Postproc < Plot Results < Contour Plot < Element Table
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Finalmente a:
Main Menu < General Postproc < Element Table < List Elem Table
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1.1.- EJERCICIO PARA EL ESTUDIANTE
1.- Determine la fuerza en cada miembro de la siguiente estructura usandoANSYS. Indicar si el miembro esta en tensin o compresin. Use el mismoelemento LINK1 El rea es 0.02 m2. Mdulo de Young es 200 x 109 N/m2 yrelacin de Poisson es 0.3.
2.- Considere la armadura siguiente donde los apoyos que estn en elplano y-z son fijos. Los miembros de la armadura son hechos de aluminiocon un rea de seccin transversal de 1 pulg2 y un mdulo elstico de 11e6 psi y de acero con un rea de seccin transversal de 0,5 pulg2 y unmdulo elstico de 29e6 psi. Para la carga que se muestra, determinar:
a.- deflexiones en cada nodo
b. Las fuerzas axiales en cada miembro
c. Tensiones axiales en cada miembro
d.- Reacciones en apoyos
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Use LINK180
3.- Disee la torre indicada, si se la va a fabricar con elementos tubularesde acero
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Determine las fuerzas en todos los miembros de la armadura que semuestra si los miembros de la cuerda superior U0U1 y U1U2, tienen unincremento de temperatura de 23 0C y no hay cambio de temperatura enlos dems miembros. Coeficiente de dilatacin lineal 0.0000065, A = 1141mm2