Curso M.E.F. - ANSYS

El Mtodo de los Elementos Finitos (M.E.F.)

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En el s. XX la teora matemtica de la Elasticidad se orienta a la bsqueda de soluciones generales de tipo analtico

Maney y Ostenfeld plantean entre 1915 y 1926 el clculo matricial de una forma aproximada a como se conoce en la actualidad. El desarrollo del ordenador permiti su uso generalizado. Hardy Cross da a conocer en 1930 el mtodo de clculo que lleva sus nombre y que fue ampliamente utilizado antes de la aparicin del ordenador.

Turner, Clough, Martin y Topp, ingenieros de la Boeing, estudiando el comportamiento estructural de las alas de los aviones supersnicos, proponen en 1956, en un artculo de ttulo "Stiffness and deflection analysis of complex Structures", lo que ser el origen del mtodo de los Elementos Finitos,

El Mtodo de los Elementos Finitos (M.E.F.)

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Proceso de idealizacinA3 ,I3 Y X G4 G3 G2 G1 Generatriz Z G5 Directriz

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Idealizacin geomtricaA1 ,I1

A4 ,I4

A5 ,I5

A2 ,I2

Idealizacin de una barra

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Dificultades

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Estructuras de barras

Superficies

PLANA

ALABEADA

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Posibles idealizaciones:

Anlisis tridimensional

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Idealizacin mecnica

DIAGRAMAS TENSIN - DEFORMACIN.

fyk

ACERO

0,85 fcd

HORMIGON

E=2,110 kp/cm

6

2

O

1%

E=210 kp/cm

6

2

O

-0,2%

-0,35%

HORMIGON

E

O

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Programas segn finalidad

Catia

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SAP 2000

- Anlisis esttico - Anlisis dinmico: modos vibracin, anlisis espectral - Anlisis no lineal: viscosidad, plasticidad - Armado hormign segn ACI - Elementos finitos: lineal, placas, cscara, slidos 3d

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ADINA

- Anlisis esttico y dinmico: modos vibracin, anlisis espectral - Anlisis no lineal: - Anlisis de flujo de fluidos, trmico y elctrico - Mecnica de la fractura - Consideracin de medios porosos

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ANSYS 12

- Anlisis estructural, de fluidos, trmico y electromagntico - Anlisis lineal y no lineal. - Grandes deformaciones - Generacin automtica de la malla - Buen conjunto de Solvers

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Z88

- Freeware - Versiones para Windows, Linux y Mac - Clculo elstico - Clculo trmico, acstico y fluidos - Entrada grfica limitada - Entrada texto compleja, casi programacin - Mallado automtico solo para elementos continuos

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Z88

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Z88 Aurora V1- Nueva versin de Z88 de la University of Bayreuth, Germany - Primera versin de junio de 2010 - Interface grfico renovado y mejorado

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FREEFEM++

- Freeware - Versiones para Windows, Linux y Mac - Clculo elstico - Clculo trmico, acstico y fluidos - Entrada grfica limitada - Entrada texto compleja, casi programacin

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ELMER

- Freeware - Versiones para Windows, Linux, Mac y FreeBSD - Clculo elstico lineal y no lineal - Clculo magntico, trmico, acstico y fluidos. - Interface grfico limitado

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ELMER

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ELMER

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ELMER

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CYPE- Enfocado a estructuras de hormign armado y acero. - Prtico espacial y elementos finitos de placa. - Generacin automtica de cargas - Efecto P-delta - Considera gran nmero de normativas

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Consejos de carpetas: Trabajar cada proyecto en una carpeta diferente. Cambiar el jobname Para diferenciar varios anlisis. Consejos de archivos: Guardar peridicamente el trabajo. Ansys no tiene guardado automtico. Sobre todo guardar antes de realizar una operacin poco habitual. Si no nos gusta el resultado, podemos usar RESUME para volver al ltimo salvado. Tambin es recomendado guardar antes de dar a SOLVE (calcular)

Salir de Ansys: Utility Menu> File> Exit

Usando el Ttulo: Utility Menu> File> Change Title El ttulo aparece en cada grfico de resultados y sirve para identificarlo claramente Para nuestros trabajos: en el ttulo incluiremos tambin el nombre del Alumno

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Menus, Toolbars, Desplegables Arbol

GRAPHICS (Vista Modelo)

Pestaa Modo Detalles

Ejes

Barra de estado

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Entidades bsicasPunto Lnea

Area

Volumen

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Metodos de Modelado Modelado Top-down (de arriba abajo): Se empiezan definiendo volmenes o reas. Se combinan para obtener la forma final.operacin Booleana Entidades iniciales add

Resultado

Modelado Bottom-up (de abajo arriba): Se empieza definiendo los puntos. Con estos se definen lneas. Con las lneas podemos definir reas. Con las reas podemos definir volmenes

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PrimitivasPrimitivas 2D

Rectangle

Circle

Polygon

Primitivas 3D

Block

Cylinder

Prism

Sphere

Cone

Torus

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A1

A2

Add (suma)

A3

A1

A2

Substract (resta)A3

A1

A2

Intersect (Interseccin)

A3

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A1

A2

Overlap (solape)

A3

A5

A4

A1

A2

Glue (pega)

A3

A4

A1

A2

Divide (dividir)

A3 A5

A4 A6

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AutoCad Catia etc.

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MalladoLnea Area Volumen Area Nodo

Volumen

Elemento finito Mallado- Tipo elemento - Constante real - Propiedades material

Geometra

Lnea Punto

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Mallado

Pasos para mallar: 1.- Asignar los atributos de los elementos (Tipo elemento, Cte real, Propiedades material) 2.- Especificar los controles de Tamao de Malla 3.- Guardar el trabajo antes de mallar 4.- Generar la malla

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Tipos de malladoLibre (free) Se puede hacer con cualquier tipo de elemento, incluso triangular. til para reas y volmenes complejos.

Regular (mapped) No admite cualquier tipo de elemento: ej. Triangular. El modelo debe construirse con reas susceptibles de ser malladas en cuadrilteros.

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Con tetraedros

Con hexaedros

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Tcnica de triangulacin

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Densidad de malladoControl de la densidad de mallado Control global: Smartsizing, Global element sizing, Default sizing Control local para reas y volmenes.

Main Menu > Preprocessor > MeshTool

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Resultados

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FIN