Sesion2SimulacióndeVigasmedianteelusodeANSYSMechanicalAPDL
La interfaz de ANSYS está ordenada como sigue:
Barras de Menú: Permiten modificar ajustes de visualización, planos de trabajo y acciones básicas
como abrir y guardar bases de datos y resultados.
Menú Principal: Contiene todas las herramientas de Modelado, Mallado y Postprocesamiento
Puerto de visualización: Contiene la información gráfica que se puede obtener del programa,
desde modelado hasta presentación de resultados.
Herramientas de visualización: Permiten cambiar de vista ortogonal o manipular la visualización,
acercar alejar o rotar en un espacio tridimensional.
Este programa carece de Menús contextuales, herramientas de modelado propiamente dicho o de
barras de tareas especializadas, así que todas las acciones que se han de realizar se llevan a cabo
mediante la selección de opciones en el Menú Principal.
Menú Principal
Puerto de Visualización
Herram
ientas d
e visualizació
n
Barras de Menú
Como primer paso, es necesario generar los puntos (Keypoints) que servirán como referencia para
la geometría del estudio. La herramienta que nos permitirá definir la posición de los puntos en el
espacio de trabajo se encuentra siguiendo la ruta que sigue en el Menú Principal:
Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
En la ventana que aparece hay que ingresar la etiqueta o número del elemento y las coordenadas
del punto que se quiere definir. De este modo, se generarán cuatro puntos, dos de ellos definirán
la geometría y los otros dos se utilizarán para alinear la sección transversal de la viga. Así pues las
coordenadas por punto serán las siguientes:
KP1 (0,0,0)
KP2 (4,0,0)
KP3 (0,1,0)
KP4 (0,2,0)
Para realizar esta tarea de manera más rápida, se sugiere que entre punto y punto se dé clic sobre
el botón Apply y OK al terminar con el último punto, esto para evitar que la ventana se cierre
después de haber ingresado cada punto. No hay que olvidar que hay que cambiar manualmente el
número de punto que se genera, ya que de no hacerlo, el programa definirá nuevas coordenadas a
un punto que posiblemente ya estaba en su sitio.
A continuación, se definirá una recta que fungirá como la viga que se simulará, para esto, se ha de
abrir la herramienta de dibujo de líneas rectas ubicada en el Menú Principal bajo la siguiente ruta:
Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Straight Line
A continuación hay que seleccionar los puntos entre los cuales se dibujará la línea, estos serán KP1
y KP2. Con esto tenemos definida la geometría que se va a analizar.
Para poder realizar el análisis, ANSYS requiere que definamos el tipo de elemento en los que
dividirá la geometría que se analizará. Éste es uno de los puntos más importantes cuando se
trabaja con ésta interfaz, ya que dependiendo del elemento que se elija, éste servirá para uno u
otro análisis, teniendo más o menos restricciones de las necesarias para el estudio.
Para poder cargar un tipo de elemento seguimos la dirección Preprocessor > Element Type >
Add/Edit/Delete, en la ventana que aparece, dar clic en Add… y seleccionar el elemento Beam 2
Node 188. Dar clic en OK y luego en Close para salir de las ventanas de selección de Elementos
A continuación, se agregarán las condiciones de material, éstas se agregarán mediante la
herramienta que se encuentra en la siguiente ubicación Preprocessor > Material Props > Material
Models. Se supondrá como material un acero genérico, agregamos las propiedades del materíal,
también siguiendo la siguiente ruta Structural > Linear > Elastic > Isotropic. En la ventana
ingresamos 2E11 en el campo EX que corresponde al Módulo de Young, y 0.3 en el campo PRXY,
que es la relación de Poisson del material.
Lo siguiente será establecer el perfil que tendrá la viga a simular.
ANSYS tiene una librería precargada de secciones comunes, en la que
mediante el uso de una herramienta es posible modificar las
dimensiones de éstos perfiles, el programa calculará las propiedades
geométricas de la sección que se seleccione.
Para cargar alguna de las secciones es necesario ir a:
Preprocessor > Sections > Beam > Custom Sections.
En la ventana que sale seleccionaremos un perfil tipo I y modificaremos los campos correspondientes a las dimensiones del
perfil, con los valores que se ven en la imagen.
Al dar clic en Preview, el programa nos mostrará una gráfica con la
forma del perfil seleccionado con las dimensiones especificadas,
además indicará propiedades geométricas (centro de gravedad,
centroide, área de la sección) y propiedades físicas (momentos de
inercia respecto a los ejes coordenados.
Habiendo seleccionado y definido las dimensiones del perfil, las
propiedades del material y el tipo de elemento, es necesario realizar
el mallado de la línea y asignar los materiales y secciones a la
geometría.
Siguiendo la ruta siguiente:
Preprocessor > Meshing > Mesh Tool
Accedemos a la herramienta de mallado, en la primera casilla Element Attributes seleccionamos
Lines de la lista y a continuación Set
En la ventana que se abre, revisamos que estén activos los atributos con los que se desea definir la
viga que se estudiará. En este caso, sólo se ha establecido un conjunto de características, por lo
tanto, no se modificará ningún valor. Por último y antes de cerrar el cuadro de diálogo, es
necesario activar la casilla Pick Orientation Keypoints, luego dar clic en OK
La operación anterior nos permite elegir un par de puntos que darán dirección a la sección
transversal, para esto seleccionamos KP3 y KP4, que fueron definidos específicamente con este
fin.
El siguiente paso es dividir la línea en la cantidad de elementos que se desea obtener; mientras
más divisiones se practiquen, la densidad de resultados será mayor, sin embargo, esto demandará
más tiempo de cálculo y el uso de más recursos de la computadora. Para este caso, se desea
realizar 20 divisiones en la línea.
En la sección SIze Controls dar clic en el botón Set correspondiente a Lines, en la ventana que
aparece se puede modificar el número y/o dimensiones de los elementos de malla, en la casilla
LESIZE ingresar 0.2 como valor y dar clic en OK.
Para finalizar la operación de mallado, de la lista de elementos a mallar seleccionar Lines, y dar clic
en Mesh. En este cuadro de diálogo se puede seleccionar qué entidades se mallarán.
Diferenciando entre Volúmenes, Superficies, Líneas e inclusive modificadores de malla en Puntos
Normalmente el Puerto de visualización no muestra el mallado como tal, sólo muestra una línea
dividida en segmentos, para poder visualizar la malla y la sección transversal asignada al elemento
en la Barra de Menús, seguir la siguiente secuencia. Esto activa el modo de visualización de
elementos sobre líneas o sueprficies
PlotCtrls > Style > Size and Shape ESHAPE ON
El siguiente paso consiste en la aplicación de
cargas y restricciones. La ruta para abrir la
herramienta de aplicación de restricciones es
la siguiente:
Preprocessor > Define Loads > Apply >
Structural > Displacement > On Keypoints
Seleccionar KP1 cuando el programa lo
solicite, y en el cuadro de diálogo,
seleccionar All DOF (Todos los Grados de
libertad) para restringir desplazamientos y
rotaciones en los 3 ejes. Si se desea un apoyo
con menos restricciones, seleccionar únicamente las opciones correspondientes y deseleccionar
All DOF.
A continuación se aplicará una carga en KP2, para lo cual se abrirá la herramienta de aplicación de
cargas, que se encuentra en:
Preprocessor > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints
Seleccionar FY en la casilla de dirección de la Fuerza, y dar a VALUE el valor de ‐600 esto indica que
se aplicará una fuerza de 600 Newtons en sentido negativo del eje Y.
Teniendo ya indicadas todas las cargas, restricciones, condiciones iniciales y establecido el mallado
es posible resolver.
Para resolver dar clic en Solution > Solve > From Current LS, dar aceptar a cualquier aviso que
salga.
Dar Close al aviso que sale cuando el programa ha resuelto el análisis.
Para acceder a una representación gráfica de los resultados, es necesario ir a:
General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Element Solution
En el menú que aparece, se puede elegir entre los distintos resultados que el programa genera
como parte de la solución, como deformaciones, esfuerzos, momentos, etc.