Imposició de càrregues en un problema d’estructures

INTRODUCCIÓ A L’ANSYS: CONDICIONS DE CONTORN. RESOLUCIÓ I POSTPROCÉS.

MÈTODES NUMÈRICS (ENGINYERIA INDUSTRIAL)

Condicions de contorn. Resolució i postprocés.

MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul

Imposició de càrregues en un problema d’estructures

Un cop generades la geometria i la malla i introduïdes les constants i propietats dels materials, abans de resoldre, cal imposar les forces internes i les condicions de contorn del problema.

Ho farem a:Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply >

Structural o bé,

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural

Loads

• Condició de desplaçament (constant, nul, o bé tabulat) en una o vàries direccions:

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement



Apliquem la condició sobre línies, àrees, volums…

Indiquem la direcció o totes amb All DOF

Valor del desplaçament o des de

taula

Valor. Per defecte pren 0



• Càrregues uniformement repartides

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure

(> On Lines, > On Areas,...)

Admet valors tabulats



• Càrregues puntuals

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment (> On Nodes, > On Lines,...)


Direcció de la força



• Càrrega variable uniformement repartida

Solution > Loads > Define Loads > Settings > For Surface Ld > Gradient

Aplicar el valor de la càrrega a l’inici del gradient amb el procediment habitual.

Observació: per poder aplicar càrregues puntuals caldrà posar nodes allà on hi ha forces.

Variació de càrrega per unitat de longitud

Tipus condició

Coordenades punt inicial

Cartesianes: 0



Condicions de contorn en un problema de calor

Un cop generades la geometria i la malla i introduïdes les constants i propietats dels materials, abans de resoldre, cal imposar les fonts internes de calor i les condicions de contorn del problema.

Ho farem a:Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Thermal

o bé,Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal

Loads

• Condició de Dirichlet o temperatura constant en una vora (punt, línia o àrea):

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature



Apliquem la condició sobre línies, àrees, volums…

Indiquem la temperatura (All DOF)

Valor de la temperatura o des de

taula

Valor. Per defecte pren 0



• Flux a través de la frontera:

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flux


Valor per defecte: 0




• Convecció a través de la frontera:

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal >

Convection (> On Nodes, > On Lines,...)

Coeficient de convecció

Temperatura ambient



• Flux puntual

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flow

(> On Nodes, > On Keypoints)

• Generació de calor

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Generation (> On Lines, > On Areas,...)

• Radiació

Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Radiation


• Càrrega variable uniformement repartida

Solution > Loads > Define Loads > Settings > For Surface Ld > Gradient



Com definir funcions

En el cas que es necessiti definir una càrrega variable, depenent d’algun paràmetre del problema cal seguir el següent procediment:

Solution > Define Loads > Apply > Functions> Define/Edit

Variables

Funció



Un cop introduïda la funció cal fer

File>Save

a la part superior esquerra de la mateixa finestra.

Per tal d’utilitzar-la després com a condició de contorn cal fer:

Solution > Define Loads > Apply > Functions> Read

i obrir-la, posant-li el nom que es vulgui tot seguit.

Per tal d’aplicar la funció, quan posem la condició de contorn, anem a la pestanya de constant, premem “Existing Table” i triem el nom de la funció que hem llegit prèviament.



Resolució i gràfics. Interpretació de resultats

Resolució: càlcul de la solució del problema

Solution > Solve > Current LS

Un cop finalitzada la resolució apareixerà la següent finestra:



Postprocés: visualització de resultats

General PostProc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution

Per a problemes estructurals. Per calor, molt semblant.



També podem consultar els resultats llistats, així com totes les dades del

problema.

General PostProc > List Results > Nodal Solution

i després de triar el que volem llistar obtindrem una finestra com:



Altres comandes que poden resultar útils en el postprocés de problemes estructurals:

• Reaccions

General PostProc > List Results > Reaction Solution – All Items

• Forces totals

General PostProc > Nodal Calcs – Total Force Sum

Altres comandes que poden resultar útils en el postprocés de problemes tèrmics:

• Dissipació de calor per convecció (fulls següents)



En primer lloc cal tenir seleccionades les superfícies a través de les quals es vol calcular la transferència de calor

Utility Menu > Select > Entities Elements, By Num/Pick

(seleccionar els elements que es vulguin) Es segueix amb:

Solution> Analysis Type> New Analysis> Steady-State A continuació reiniciem l’estudi mitjançant la següent comanda:

Solution> Analysis Type> Restart Per al càlcul de la calor dissipada generem una taula d’elements seguint el

procés:General Postproc> Element Table> Define Table> Add>

>By sequence num> NMISC, (consultar Help per saber quins valors cal posar depenent del tipues d’element)

Nota: repetiu el procés per cada numero que hagueu de posar després de la coma en NMISC. No els admet tots a la vegada.



Per veure la llista de valors obtinguts:General Postproc > Element Table > List Elem Table

La calor total dissipada per convecció serà la suma dels valors (sumats) corresponents a cada etiqueta NMISC i s’obtenen després de fer:

General Postproc > Element Table > Sum of Each ItemI el que veurem és:

Quadre on es mostren la suma dels valors (sumar si es vol obtenir la calor dissipada total)

Observació: No hem tractat els errors però cal saber que sempre hi sónpresents i necessiten d’un control. Els resultats podrien no ser correctes.



Exemple 2 (aleta refrigeració): condicions de contorn.

Condicions de contorn que cal imposar

• A la paret dreta: Dirichlet

• A les parets que toquen el fluid, inferior i esquerra: convecció

• A l’eix de simetria: flux zero

( ) 0a

Tk h T Tn

w = 24,384 mmk = 31,1563 W/(m ºC)h = 2839,412 W/(m2 ºC)Tw = 37,78 ºC Ta = -17,78 ºC

0T

n

( ) 0a

Tk h T Tn

( )wT

w

w/3w/6

Tw

Ta

h



Resolució del problema:

1. Triar el tipus de problema: Preferences > Thermal

2. Triar el tipus d’element (per a problemes de calor en 2 dimensions): PLANE 55

• Elements quadrilàter: 4 nodes

• Graus de llibertat: Temperatura

• Constants reals: si s’escau

3. Propietats dels materials:

Material Properties > Material Model > Thermal > Conductivity > Isotropic

4. Mallar la geometria, per exemple:

10 divisions

20 divisions

20 divisions

10 divisions



5. Imposició de les diferents condicions de contorn:

• Condicions de Dirichlet:

Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature >

On Lines

• Condicions de Neumann:

Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flux > On Lines

• Convecció:

Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Convection >

On Lines

Film Coefficient: h

Bulk Temperature: Ta

6. Resolució: Solution > Solve > Current LS

7. General PostProc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution



Exemple 1 (barra encastada): condicions de contorn.

Element: LINK 1• Real Properties: Posem secció• Material Properties: Mòdul de Young

Per poder aplicar les càrregues cal posar nodes allà on hi ha forces. Per visualitzar els resultats:

General Postproc > Nodal Calcs > Sum @ Each Node

L = 254 mma = 0,3LA(secció) = 645,16 mm2

E = 2068,5E2 N/mm2

F1 = 2F2 = 4448 N



Imposició d’una resistència de contacte

Per crear una resistència tèrmica de contacte entre dos sòlids, en primer lloc haurem de crear-la abans d’unir els dos sòlids. Ho farem a través de la comanda:

Preprocessor > Modeling > Create > Contact Pair

Seleccionem l’opció “Contact Wizard”, on definirem quina és la superfície objecte i la superfície de contacte.

Opció Contact Wizard



Premem la pestanya “Pick Target” i seleccionem la línia del sòlid 1 com a superfície objecte.

Un cop seleccionada fem OK i premem Next en la finestra Contact Wizard.



Seleccionem la línia del sòlid 2 com a superfície de contacte, amb el botó Pick Contact.

Un cop seleccionada fem OK i premem Next en la finestra Contact Wizard, com abans.

Finalment, introduïm a la casella Thermal Contact Conductance el valor de la conductància (1/R).



Aspecte d’una resistència de contacte (línia) entre dues superfícies planes

Imposició de càrregues en un problema d’estructures

Documents

Transcript of Imposició de càrregues en un problema d’estructures