ANSYS

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ANSYSElementos 3D de Barras y Vigas.AUTOR : AYUDANTE: 03/07/2012

CARRERA : Ingeniera Mecnica.

ndice.

Introduccin.3Desarrollo.4Barras.5Datos de entrada6Datos de salida6Supuestos y restricciones6LINK1607Datos de entrada7Datos de salida7Supuestos y restricciones7Vigas.8BEAM49Datos de entrada9Datos de salida10Conclusiones.12Bibliografa.13

Introduccin.

Durante el estudio de los elementos finitos, desarrollado en el curso se comprende en base a los principios que funciona el software de ANSYS, el cual describe el comportamiento de cualquier material describiendo de forma apropiada su modelo y caractersticas propias, pueden modelarse vigas, barras, placas, etc. Todas estas sometidas a cargas ya sean verticales, horizontales, puntuales o distribuidas, es un programa muy completo de mucha utilidad, que ofrece resultados muy confiables y que se aproxima bastante a la realidad. Dentro de los resultados que entrega el programa tenemos esfuerzos, grficos de esfuerzos, reacciones nodales, fuerzas internas, desplazamientos nodales, etc. Como durante el laboratorio trabajamos con los elementos de viga y barras en 2D que fueron LINK1 y BEAM3, ahora buscaremos en el programa sus equivalentes pero para elementos en 3D.

Desarrollo.ANSYS es una herramienta de clculo por elementos finitos orientado al diseo y optimizacin de productos. Ofrece una amplia gama de posibilidades de modelizacin y permite solucionar problemas mecnicos, como anlisis de estructuras dinmicas y estticas (ambas para problemas lineales y no-lineales), anlisis de transferencia de calor y fluido dinmica, y tambin problemas de acsticas y de electromagnetismo.Pasos de modelacin general en ANSYS.Pre-procesoEstablecimiento del modelo, se construye la geometra del problema, creando lneas, reas o volmenes. Sobre este modelo se establecer la malla de elementos. Esta parte del pre-proceso es opcional, dado que la ubicacin de los elementos de la maya puede provenir de otras aplicaciones de diseo.Se definen los materiales a ser usados en base a sus constantes. Todo elemento debe tener asignado un material particular.Generacin de la malla, realizando una aproximacin discreta del problema en base a puntos o nodos. Estos nodos se conectan para formar elementos finitos que juntos forman el volumen del material. La maya puede generarse a mano o usando las herramientas de generacin automtica o controlada de mallas.ProcesoAplicacin de cargas, Se aplican condiciones de borde en los nodos y elementos, se puede manejar valores de fuerza, traccin, desplazamiento, momento o rotacin.Obtencin de la solucin, que se obtiene una vez que todos los valores del problema son ya conocidos.Post-procesoVisualizacin de resultados, por ejemplo como dibujo de la geometra deformada del problema.Listado de resultados, igualmente como datos en una tabla.

Barras.

Para el elemento de barra en 3D se usa la variable LINK8, y en los casos 2D utilizamos LINK1.Proprietaries > StructuralPreprocessor:Element type > Link > link8Real constant > add > AreaMaterial props > material models: structural > lineal > elastic > isotropicModeling > key points > in active CS > lines > straight lineMeshing > mesh tool > lines set (dividir elemento) > Mesh > pick allLoads > define Loads > apply > structural > displacement (restringir apoyos) > Force/ Moment (define fuerzas)Solution > Solve > Current LSGeneral prostproc: List result > nodal solution > Nodal solution > DOF > Displacement vector sumElement table> definer table > addLib: (nombre de table)By sequence num > LS > LS, 1 (Esfuerzos)

LINK8.Esteelemento puede utilizarse para vigas, cables cados modelo, enlaces, fuentes, etc. El elemento 3-D es una viga de traccin-compresin uniaxial elemento con tres grados de libertad en cada nodo: en el nodo x, y, z. Al igual que en unaestructurade pasador-articulado, sin flexin del elemento se considera.Las capacidades de plasticidad, fluencia, rigidez inflamacin, el estrs y gran desviacin estn incluidas.

Datos de entradaEl elemento est definido por dos nodos, el rea en seccin transversal, una cepa inicial, y las propiedades de los materiales.El elemento de eje X est orientado a lo largo de lalongituddel elemento de nodo I hacia el nodo J. La cepa inicial en el elemento (ISTRN) viene dada por / L, donde es la diferencia entre lalongituddel elemento, L, (comodefinido por la I y ubicaciones nodo J) y lalongitudde tensin cero.Cargas de elementos se describe en elnodo de elemento y las cargas.Las temperaturas y fluencias puedenserde entrada como las cargas del cuerpo del elemento en los nudos.El nodo I de temperatura T (i) por defecto TUNIF.Los nodos J temperatura T (J) por defecto es T (i).Defectosimilarocurre para la fluencia, excepto que el cero se utiliza en lugar de TUNIF.Un resumen de la entrada de elemento se da en"Resumen de entrada LINK8.Una descripcin general de entrada de elemento se da en laentrada del elemento.

Datos de salidaLa salida solucin asociado con el elemento se encuentra en dos formas:Desplazamientos nodales.Salida de un elemento adicional.La salida del elemento Definiciones tabla utiliza la siguiente notacin:Los dos puntos (:) en la columna Nombreindicaque el elemento se puede acceder por el mtodo de Nombre de componente [ETABLE,ESOL].La columna de O indica la disponibilidad de los elementos delarchivoJobname.OUT.La columna I indica la disponibilidad de los elementos en elarchivoderesultados.En cualquiera de la junta o de las columnas I, Y indica que el elemento estsiempredisponible, un nmero se refiere a una nota al pie de tabla que se describecuandoel elemento escondicionaldisponible, y un - indica que el tema esque noestdisponible.

Supuestos y restriccionesEl elemento larguero asume una barra recta, axialmente cargado en sus extremos, y de propiedades uniformes de extremo a extremo.Lalongituddel mstil debe ser mayor que cero, de modo nodos I y J no debe ser coincidente.El rea debe ser mayor que cero.La temperatura se supone que vara linealmente a lo largo de lalongituddel mstil.La funcin de la forma de desplazamiento implica una tensin uniforme en el larguero.La cepa inicial tambin se utiliza en el clculo de lamatrizde rigidez estrs, en su caso, para la iteracin acumulativo primero.

LINK160.Tienetres grados de libertad en cada nodo y lleva una fuerza axial. Este elemento se utiliza en explcitas anlisis dinmicos solamente

Datos de entradaLa geometra y las ubicaciones de nodo se muestran en laFigura 160,1: "Geometra LINK160".Nodo K determina la orientacin inicial de la seccin transversal.Para este elemento,puedeoptar por tres materiales: elsticos isotrpicos, cinemtica de plstico, y la cinemtica bilineal.El elemento sedefinepor los nodos I y J en el sistemaglobalde coordenadas.Nodo K define un plano (con I y J) que contiene el elemento de s-eje.El elemento de r-eje paralelo a la longitud del elemento y por medio de los nodos I y J. nodo K es siempre necesaria para definir el sistema eje elemento y no debesercolineal con nodos I y J. La ubicacin del nodo K se utiliza slo ainicialmenteorientar el elemento.Utilice elEDLOADcomando para aplicar las cargas nodales (desplazamientos, fuerzas, etc.)Tambin puede utilizarEDLOADpara aplicar cargas de los cuerpos rgidos.

Datos de salidaLos datos de salida para LINK160 consiste en lo siguiente: fuerza axialPara dar salida a los datos, debe utilizar elETABLEcomando.Para la etiqueta del elemento, especifique SMISC.Para el sello COMP, especifique 1 para la fuerza axial.A continuacin, puede utilizar elPRETAB comando para imprimir los datos de salida.

Supuestos y restriccionesEl elemento larguero asume una barra recta, carga axial en sus extremos con propiedadesuniformesde punta a punta.La longitud del mstil debe ser mayor que cero, de modo nodos I y J no debe ser coincidente.El rea de seccin transversal debe ser mayor que cero.La funcin de la forma de desplazamiento implica una tensinuniformeen el larguero.

Vigas.

Proprietaries > StructuralPreprocessor:Element type > Beam > Beam4Real constant > add > Area > Inertia > Height Material props > material models: structural > lineal > elastic > isotropic (definer coeficiente de elasticidad y coeficiente de poisson)Modeling > key points > in active CS > lines > straight lineMeshing > mesh tool > lines set (dividir elemento) > Mesh > pick allLoads > define Loads > apply > structural > displacement (restringir apoyos) > Force/ Moment (define fuerzas)Solution > Solve > Current LSGeneral prostproc: List result > nodal solution > Nodal solution > DOF > Displacement vector sumElement table> definer table > addLib: (nombre de table)By sequence num > LS > LS, 1 (Esfuerzo)

BEAM4 Es unelementode tensin,compresin, torsin, y la capacidad de flexin.Elelementotiene seis grados de libertad en cada nodo: traducciones en el nodo x, y y z y rotaciones sobre el nodo x, y y z ejes.El estrs y la rigidez gran capacidad de deformacin.Una opcin consistente tangente matriz de rigidez est disponible para su uso en gran deflexin (rotacin finita)anlisis..

Datos de entradaElelementose define por dos o tres nudos, el rea de seccin transversal, dos momentos de inercia de rea (IZZ y AIJ), dos espesores (TKY y tkz), un ngulo de orientacin () sobre elelemento deeje x, los torsionalmomento deinercia (IXX), y las propiedades del material.Si IXX no se especifica o es igual a 0.0, se supone igual a la polar,momento deinercia (AIJ + IZZ).IXX debe ser positiva y es generalmente menor que el polarmomento deinercia.Elelementorigidez torsional disminuye con la disminucin de los valores de IXX.Una masa aadida por unidad de longitud puedeserde entrada con el valor ADDMAS.Elelemento deeje x est orientado desde el nodo i hacia el nodo J. Para la opcin de dos nodos, el valor predeterminado ( = 0 ) la orientacin delelemento deeje y se calcula automticamente a serparaleloal plano XY global. Para el caso en que elelementoesparaleloal eje Z mundial (o dentro de un 0,01por cientopendiente de la misma), elelementoeje y est orientadoparaleloal eje y global. Para el control de usuario delelementode orientacin sobre elelementoeje x, utiliza el ngulo (THETA) o la opcin tercer nodo.Si ambos estn definidos, la opcin tercer nodo tiene prioridad.El tercer nodo (K), si se utiliza, se define un plano (con I y J) que contiene elelementoejes X e z (como se muestra).Si esteelementoes utilizado en un anlisis de deflexin grande, hay que sealar que la ubicacin del tercer nodo (K), o el ngulo (THETA), slo se utiliza parainicialmenteorientar elelemento.La cepa inicial en elelemento(ISTRN) viene dada por / L, donde es la diferencia entre elelementode longitud, L, (como se define por la I y ubicaciones nodo J) y la longitud de tensin cero.Las constantes de desviacin de corte (SHEARZ y SHEARY) slo se utilizan si la desviacin de corte se va a incluir.Un valor cero de SHEAR_ puede ser utilizado para descuidar deflexin cortante en una direccin particular.KEYOPT (2) se utiliza paraactivarla rigidez tangente consistente matriz (es decir, una matriz compuesta de la matriz de rigidez tangente principal ms la matriz de rigidez tensin constante) en deflexin grandesanlisis[NLGEOM, ON].A menudo se puede obtener la convergencia ms rpida en un anlisis geomtricamente no lineal, tal como un anlisis no lineal de pandeo o posterior al pandeo, mediante la activacin de esta opcin. KEYOPT (7) se utiliza para calcular una matriz de amortiguamiento asimtrico giroscpico (a menudo utilizado para rotordynamicanlisis).La frecuencia de rotacin es de entrada con la constante SPIN real (radianes / tiempo y positivos en el positivoelementodireccin x).Elelementodebe ser simtrica con esta opcin (por ejemplo, AIJ = IZZ y SHEARY SHEARZ =).Elemento decargas se describen en elnodo de elemento y las cargas.Las presiones pueden ser de entrada como cargas superficiales sobre elelemento.Positivos presiones normales actan en elelemento.Presiones laterales son de entrada como una fuerza por unidad de longitud.End "presiones" son de entrada como una fuerza.KEYOPT (10) permite cnico presiones laterales que se compensar de los nodos.Las temperaturas pueden ser de entrada comode elementosdel cuerpo a las cargas de los ocho "esquina".Las primeras esquinas predeterminados de temperatura T1 a TUNIF.Sitodaslas otras temperaturas no estn especificados, que por defecto a la T1.Si slo T1 y T2 son de entrada, por defecto a los valores predeterminados T3 T2 y T4 a la T1.Si slo T1 y T4 son de entrada, por defecto a los valores predeterminados T2 T1 y T3 a T4.En ambos casos, a travs de T5 T8 predeterminada a T1 a T4.Para cualquier otro patrn de entrada, las temperaturas no especificados por defecto para TUNIF.KEYOPT (9) se utiliza para solicitar la salida en puntos intermedios.Se basa en el equilibrio (cuerpo libre de una porcin delelemento) consideraciones y no es vlida si:rigidez el estrs se convierte en [SSTIF, ON]ms de un componente de velocidad angular se aplica [OMEGA]lasvelocidades angulares o aceleraciones se aplican con laCGOMGA,DOMEGAoDCGOMGcomandos.

Datos de salidaLa salida solucin asociado con elelementoest en dos formas:Desplazamientos nodales incluidos en la solucin total de gangliosAdicionalelementode salida.La mximatensin se calcula como la tensin directa ms los valores absolutos de ambas tensiones de flexin.La tensin mnima es la tensin directa menos el valor absoluto de ambas tensiones de flexin.Una descripcin general de salida solucin se da en lasalida de solucin.Los dos puntos (:) en la columna Nombre indica que el elemento se puede acceder por el mtodo de Nombre de componente [ETABLE,ESOL].La columna de O indica la disponibilidad de los elementos del archivoJobname.OUT.La columna I indica la disponibilidad de los elementos en el archivo de resultados.En cualquiera de la junta o de las columnas I, Y indica que el elemento estsiempredisponible, un nmero se refiere a una nota al pie de tabla que se describecuandoel elemento escondicionaldisponible, y un - indica que el tema esque noest disponible.

Conclusiones.

Para hacer el trabajo de anlisis en el programa ANSYS, existen las ya mencionadas variantes para trabajos en 3D, la diferencia est en los grados de libertad que estos ltimos poseen, son mayores que al trabajar en 2D. Durante el desarrollo del laboratorio no fue posible modelar una estructura en 3D, lo ms cercano se logro al modelar placas que ests consideraban el espesor de dicho elemento, lo que diferencia de las vigas y barras desarrolladas en el curso.

Bibliografa.

http://www.princeton.edu/~dynaflow/femgv/manuals/preansy/node16.htmhttp://www.kxcad.net/ansys/ANSYS/ansyshelp/Hlp_E_LINK8.htmlhttp://www.kxcad.net/ansys/ANSYS/ansyshelp/Hlp_E_LINK160.htmlhttp://www.kxcad.net/ansys/ANSYS/ansyshelp/Hlp_E_BEAM4.html