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  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 1 INDICE 1. Introducción .......................................................................................... 2 1.1. Diseño y análisis mediante programas de AEF .......................................... 2 1.2. Visión General de ANSYS ............................................................................ 3 1.3. Revisión de ANSYS ....................................................................................... 4 1.4. El método de los Elementos Finitos (MEF)............................................... 4 2. Fundamentos de ANSYS ...................................................................... 6 2.1. Introducción.................................................................................................... 6 2.2. Entrada en ANSYS en modo interactivo .................................................... 6 2.3. Partes del GUI ................................................................................................ 9 2.3.1. Arbol del menú de utilidades : .....................................................................................13 2.4. Organización de ANSYS ............................................................................. 15 2.5. La base de datos de ANSYS........................................................................ 16 2.6. Ficheros de ANSYS...................................................................................... 17 2.6.1. Fichero de sesión .LOG ...............................................................................................17 2.6.2. Fichero de errores .ERR...............................................................................................17 2.6.3. Fichero de salida .OUT.................................................................................................18 2.6.4. Fichero de Base de Datos .DB ....................................................................................18 2.7. Comandos de ANSYS.................................................................................. 19 2.7.1. Ayuda de comandos ......................................................................................................19 2.7.2. Comandos de uso general.............................................................................................21 2.7.3. Comandos para la definición del modelo EF............................................................21 2.7.4. Comandos para la aplicación de cargas y la solución ...............................................22 2.7.5. Comandos para ver los resultados del análisis...........................................................22 3. El menú principal de ANSYS ..............................................................23 3.1. Introducción.................................................................................................. 23 3.2. Organización del menú principal de ANSYS............................................ 24 3.2.1. Preferencias.....................................................................................................................24 3.2.2. Preprocesador.................................................................................................................25 3.2.3. Menú del módulo de solución .....................................................................................26 3.2.4. Menú del postprocesador .............................................................................................27 3.3. Creación de un modelo de E.F. mediante el menú ppal de ANSYS ..... 28 3.3.1. Comandos de uso general.............................................................................................28 3.3.2. Opciones para la definición del modelo de E.F........................................................28 3.3.3. Aplicación de solicitaciones y condiciones de contorno..........................................45 3.3.4. Análisis de resultados ....................................................................................................53 4. Redes de tuberías en ANSYS...............................................................54 4.1. Especificaciones............................................................................................ 55 4.2. Solicitaciones ................................................................................................. 56 4.3. Definición del modelo de tuberías ............................................................. 57 4.4. Definición de accesorios.............................................................................. 58 4.5. Solución y revisión de resultados................................................................ 59 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 2 1. Introducción 1.1. Diseño y análisis mediante programas de AEF Los programas de AEF (análisis por elementos finitos), permiten obtener soluciones aproximadas de problemas que sean susceptibles de ser representados por un sistema de ecuaciones diferenciales. En Ingeniería, la mayoría de los procesos actuales están definidos de dicha forma, por lo que dichos programas nos permitirán obtener productos de calidad superior a un menor coste, o para mejorar procesos existentes, o para estudiar el fallo de un componente estructural o un equipo. Si se utiliza un programa de AEF se puede ayudar a reducir el tiempo total de desarrollo de un producto, reduciendo el número de ciclos prototipo-pruebas-ensayos-evaluación. Incluso, en algunos casos, no es deseable o práctico el realizar un prototipo :aplicaciones biomecánicas, aerospaciales, etc. Nuevo producto IDENTIFICAR UNA Mejorar producto NECESIDAD Análisis de fallos DISEÑAR Los programas AEF reducen el tiempo necesario ANALIZAR Tiempo PROTOTIPO PRUEBAS ENSAYOS FABRICACION Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 3 1.2. Visión General de ANSYS Existen en la actualidad numerosos programas de análisis por elementos finitos, tales como ABAQUS, COSMOS, PATRAN, NASTRAN, STRUDL, CAEPIPE, etc.; de entre todos ellos hemos elegido ANSYS por tratarse de una herramienta versátil de análisis por elementos finitos, teniendo en cuenta la relación entre la calidad del producto y su coste, a la fecha de hoy. En el presente curso, además de mostrar al alumno algunas de las posibilidades de análisis que permite el método, se hará especial hincapié en los aspectos mas vinculados a la asignatura, es decir : - Tuberías industriales - Depósitos - Recipientes a presión. No obstante, los criterios que se mostrarán permitirán a los usuarios la realización de otros muchos tipos de análisis, no únicamente los arriba indicados, debido a que ANSYS se trata de un programa de "Uso General". El concepto de "Uso General" quiere decir que, en primer lugar, el programa incluye muchas capacidades generales, tales como funciones de preprocesador (para generar un modelo), soluciones, postprocesador, gráficos, modelado paramétrico y utilidades para que el programa sea fácil de usar. En resumen, no se trata de un programa especializado para resolver problemas, sino que nos permitirá satisfacer muchas necesidades complejas de diseño y análisis. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 4 1.3. Revisión de ANSYS La versión actual de ANSYS es la 5.5.1, disponible en los ordenadores del Area de Ingeniería de la Construcción. No obstante, la mayoría de los menús y características que se mostrarán en este curso se refieren a la versión 5.3 ED, instalada en la salas de PC´s de la ETSII. La revisión mayor (nº 5) indica un desarrollo nuevo, con cambios en las estructuras de los ficheros. La revisión menor (el 5 o el 3) indica modificaciones que no afectan a las estructuras primarias de los ficheros ni a las entradas del programa. La versión de corrección (el 1 o el ED) contiene correcciones de errores y nuevos desarrollos. 1.4. El método de los Elementos Finitos (MEF) La transformación de un sistema de ingeniería (con infinitas incógnitas) a un modelo de elementos finitos es, quizás, uno de los más importantes y que requiere un conocimiento profundo del MEF. En realidad dicho modelo es una idealización matemática de un sistema real cuyo comportamiento deberá, al menos, de ser intuido, pues de otro modo la modelización puede ser muy laboriosa o imposible. El término elemento finito resume el concepto básico del método : la transformación de un sistema físico, con un número infinito de incógnitas, a uno que tiene un número finito de incógnitas relacionadas entre sí por elementos de un tamaño finito. Un nudo es una localización en el espacio de un punto en el que se considera que existen ciertos grados de libertad (desplazamientos, potenciales, temperaturas, etc.) y acciones (fuerzas ,corrientes, condiciones de contorno..) del sistema físico. Un elemento es una representación matemática matricial, denominada matriz de rigidez, de la interacción entre los grados de libertad de un conjunto de nudos. Los elementos pueden ser puntuales, lineales, superficiales, volumétricos, .. y pueden estar en espacios bi o tridimensionales. Cada nudo tiene ciertos grados de libertad (GDL´s) que caracterizan la respuesta del campo (las ecuaciones diferenciales que representan el problema que se quiere resolver). En un sistema estructural, el conjunto de grados de libertas incluye tres traslaciones y tres rotaciones. La información se "pasa" de un elemento a otro por los nodos comunes. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 5 Los GDL en un nudo dependen de los elementos que se conectan en dicho nudo Las condiciones de contorno estructurales incluyen : - Restricciones de desplazamientos. - Fuerzas aplicadas en nudos - Presiones sobre los elementos - Temperaturas en nudos - Cargas volumétricas o de inercia (gravedad). Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 6 2. Fundamentos de ANSYS 2.1. Introducción En este capítulo se muestran muchos de los conceptos fundamentales para utilizar el programa ANSYS, tales como : - Entrar en el Programa en modo Interactivo - Saber como se organiza el entorno interactivo del programa - Salir de ANSYS - Conocer la organización de los ficheros de ANSYS - Otras posibilidades de ejecución del programa : modo Batch - Conocer la estructura de comandos de ANSYS. Cada uno de los cuales pasamos a exponer a continuación. 2.2. Entrada en ANSYS en modo interactivo El menú de ANSYS en la barra de Inicio de Windows 95/98 ó NT, present un aspecto semejante al indicado en la figura Permite seleccionar ciertos parámetros Ejecuta ANSYS con los valores previametnte definidos La primera vez que accedemos al programa resulta conveniente hacerlo con la opción , la cual muestra un menú de la forma que se muestra en la imagen siguiente. De este modo, se pueden controlar diferentes variables del entorno del programa, tales como : - El directorio de trabajo (Working directory) : en el que escribiremos los ficheros del problema a resolver. -El nombre de la tarea (initial jobname) : la cual, por defecto, es file - El tamaño de la memoria de trabajo de ANSYS - La configuración del entorno gráfico interactivo (GUI - graphical user interface) Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 7 La selección, como ya es habitual en aplicaciones en entorno Windows, se realiza pinchando sobre la opción correspondiente. En la onfiguración del entorno gráfico GUI, par el caso de terminales de 14 pulgadas, resulta conveniente aumentar el valor de los textos, del valor 100 a 120 o 150, por ej. (ver figura siguiente). Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 8 El entorno, una vez aceptados los valores que se muestran, presenta un aspecto semejante al que se muestra a continuación : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 9 2.3. Partes del GUI Las diferentes partes en que se divide en GUI se denominan : - Menú de utilidades (Utility menu) : en la parte superior, donde se agrupan los menús desplegables con la mayoría de las utilidades necesarias para controlar el entorno de la aplicación, los ficheros, la selección de entidades, efectuar listados, controlar los menús, etc. (ver apartado 2.3.1) - Menú de entrada : donde se pueden escribir los comandos de ANSYS directamente, siendo ejecutados por el programa - Barra de herramientas (Tollbar) : Donde pueden ponerse aquellos comando mas frecuentemente empleados, para su uso inmediato. - Menú principal de ANSYS (Main menu) : En él se encuentran los diferentes programas de que se compone la aplicación, y que permiten la realización del modelo de E.F., la aplicación de las solicitaciones y la posterior revisión de resultados (Ver capítulo 4). - Ventana gráfica (ANSYS Graphics) : Donde se muestra toda la información gráfica necesaria para la visualizacion, creación del modelo y revisión de resultados. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 10 - Ventana de salida (Output) : En el caso de no haber redirigido la salida a un fichero, se mostrará por esta ventana toda la información que el programa vaya generando a medida que se trabaja con ANSYS. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 11 Además de las ventanas y menús anteriores, también se dispone de dos entornos gráficos especialmente importantes, uno que permite la visualización rápida del modelo, y otro que permite una rápida selección de las entidades que maneja el programa. Para el primero se selecciona, en el menú de utilidades, la opción Con lo que se muestra : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 12 Para el segundo, , mostrándose : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 13 2.3.1. Arbol del menú de utilidades : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 14 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 15 2.4. Organización de ANSYS El programa ANSYS tiene dos niveles : - Nivel incial (Begin level) - Nivel de procesador (Precessor level) Nada mas entrar en ANSYS se está en el nivel inicial, pudiendo entrar, desde este nivel, a uno de los procesadores de ANSYS, o bien utilizar alguna de las operaciones de utilidades, o limpiar la base de datos. Un procesador es un conjunto de comandos relacionados que se utilizan para llevar a cabo una función general. Los que se utilizarán son : Procesador Función Preprocesador general (PREP7) Construcción del modelo de E.F. Procesador Solución Aplicar cargas y condiciones de contorno y resolver (SOLUTION) el problema Postprocesador general (POST1) Revisión de resultados : tensiones, desplazamientos, reacciones.. Para poder entrar en un procesador, desde el nivel inicial, desde el menú principal se pulsa en el procesador elegido O bien, desde el menú de entrada se teclea una barra inclinada, seguida del nombre del procesador: /PREP7 /SOLU /POST1 Para salir del procesaro al nivel inicial se escribe, en el menú de entrada, FINISH O bien se selecciona otro procesador en el menú principal. Para salir completamente de ANSYS se escribe, desde el nivel inicial, /EXIT O bien, desde el menú de utilidades : >File>Exit.. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 16 2.5. La base de datos de ANSYS La denominada "Base de datos" de ANSYS almacena, de una forma ordenada, lo siguiente : - Datos de entrada : La información introducida acerca de las dimensiones de los modelos, propiedades de los materiales, tipos de elementos y su conectividad, etc. - Datos de salida (resultados) : Los valores calculados por el programa : desplazamientos, esfuerzos, tensiones, reacciones, temperaturas, etc. No importa en que parte del programa se esté, siempre se trabaja con la misma base de datos, con lo que se puede acceder, desde cualquier procesador, a los mismos. No obstante, para poder definir valores, borrarlos o modificarlos, deberemos estar en el procesador adecuado en cada caso (dependiendo de lo que se quiera hacer). La base de datos se salva, en cualquier momento, escribiendo en el menú de entrada : SAVE[,fichero[,extension]] O bien en el menú de utilidades : >File> Save as jobname.db Para recuperar la base de datos, en cualquier instante, se escribe en el menú de entrada : RESUME[,fichero[,extension]] El uso de SAVE y RESUME conjuntamente es semejante a la operación Deshacer en otros programas. Así, por ejemplo, si no se está seguro del resultado del próximo comando, se utilizará primero SAVE, se ejecutará el comando y si el resultado no es el esperado se hará RESUME para "deshacer" el comando. Para borrar la base de datos se utiliza el comando : /CLEAR Válido solo en el nivel inicial O bien se selecciona, en el menú de utilidades, la opción : >File>Clear&Start New Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 17 2.6. Ficheros de ANSYS Durante un análisis el programa lee y escribe diferentes tipos de ficheros, cuyo conocimiento nos permitirá entender y optimizar algunas operaciones. Todos los ficheros tienen la forma Nombre.ext El valor por defecto del Nombre es FILE, pero puede especificarse otro diferente al entrar mediante una sesión Interactiva, o bien mediante el comando : /FILENAME,Nombre O bien, mediante el menú :>File>Change Jobname. El apéndice del fichero es la extensión (ext), la cual nos informa acerca del contenido del fichero en cuestión, así por ejemplo, se tiene : Fichero Denominación Tipo De sesión Nombre.LOG ASCII De errores Nombre.ERR ASCII De salida Nombre.OUT ASCII De Base de Datos Nombre.DB Binario De resultados del análisis Nombre.Rxxx Binario - estructural Nombre.RST Binario - térmico Nombre.RTH Binario - magnético Nombre.RMG Binario Matrices de elementos Nombre.EMAT Binario Los ficheros binarios pueden ser de tipo externo o interno. Los de tipo externo son transferibles entre distintos ordenadores, pero emplean mas tiempo para su creación. En general será interesante crear los ficheros de tipo interno, sobre todo en grandes problemas estructurales; para ello se dispone del comando: /FTPYE,ALL,INT 2.6.1. Fichero de sesión .LOG Cada vez que ejecutamos ANSYS, se produce un fichero de sesión llamado LOG. Cada comando ejecutado en ANSYS, bien sea desde el menú de utilidades, el menú principal o el menú de entrada, es copiado a este fichero, con lo que tenemos una lista completa de todo lo que vamos haciendo. Además, al tratarse de un fichero ASCII, podremos editarlo y modificarlo fácilmente con cualquier editor de textos. De este modo, el fichero LOG puede emplearse para recuperar un fallo catastrófico del usuario, tan sólo es preciso editarlo, borrar las órdenes pertinentes, y leer el fichero mediante el comando : /INPUT,Nombre,ext O bien, mediante el menú de utilidades : >File> Read Input from.. Puede verse mientras estamos en una sesión interactiva de ANSYS, mediante el menú de utilidades : > List> Files >Log File 2.6.2. Fichero de errores .ERR Este fichero se abre nada mas entrar en ANSYS, capturando todos los mensajes de advertencia (Warning´s) y de error que se vayan sucediendo. Puede verse mientras estamos en una sesión interactiva de ANSYS, mediante el menú de utilidades : Ø List> Files >Error File Debe prestarse especial atención al hecho de que ANSYS no borra este fichero cada vez que entramos en una sesión interactiva, sino que va añadiendo los mensajes al final del mismo, por lo que deberá ser eliminado “manualmente” (desde el S.O.) de vez en cuando. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 18 2.6.3. Fichero de salida .OUT Es el sustituto de la ventana de salida. Para dirigir a un fichero de salida los mensajes y resultados de ANSYS es necesario que el usuario especifique el nombre mediante el comando : /OUTPUT,Nombre O bien, desde el menú de utilidades Ø File > Switch Output to > File El fichero es del tipo ASCII, por lo que se puede editar fácilmente. 2.6.4. Fichero de Base de Datos .DB El fichero de la base de datos se actualiza (o se abre) cada vez que se ejecuta el comando SAVE Desde cualquier parte de ANSYS. O bien, desde el menú de utilidades : Ø File > Save as Jobname.db Por defecto se crea el fichero binario como tipo externo. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 19 2.7. Comandos de ANSYS Los comandos, como ya hemos visto, se emplean para introducir datos y para controlar el Programa. En ANSYS Ver. 5 existen casi 900 comandos que ejecutan las órdenes necesarias para “comunicarnos” con el Programa y poder llevar a cabo todas las tareas con eficacia. Habitualmente cada comando está asociado a un procesador (pre, post, solution..), por lo que sólo pueden ser utilizados “dentro” de él. A continuación explicaremos los más habituales con el fin de que nos “familiaricemos” con ellos, con posterioridad veremos como podemos acceder a ellos sin necesidad de conocerlos, tan sólo “navegando” a través de los diferentes menús que el entorno de ANSYS pone a nuestra disposición. 2.7.1. Ayuda de comandos No es necesario memorizar los comandos, se puede acudir a la documentación de los mismos mediante el menú Help de la barra de utilidades. Las diferentes posibilidades de este menú son : Menús desplegables (ver abajo) Búsquedas “inteligentes”, del comando o de la descripción de lo que se pretende realizar Otras ayudas e informaciones diversas acerca del programa El menú de Table of Contents o "Tabla de contenidos” comprende los índices de los manuales de ANSYS en formato Hipertexto (con enlaces activos). El menú Index o “Indice” nos lleva a un índice alfabético de los manuales de ANSYS en hipertexto. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 20 Ambas opciones abarcan los siguientes documentos : - Analysis Guides o Gúias para el análisis : donde se muestran las diferentes posibilidades de análisis implementadas en le programa ANSYS : estático, dinámico, térmico, magnético, no lineal, etc., así como una introducción al uso del Programa. - Commands manual o Manual de Comandos : Se indican los diferentes comandos que existen en ANSYS, clasificados por grupos y alfabéticamente, indicando donde pueden ser utilizados y sus características y sintaxis. - Theory Manual o Manual de teoría : En el que se exponen los principios matemáticos, de una forma somera, en que están basados los diferentes procedimientos y análisis que se encuentran implementados en el programa. - Operations Guide o Guía de Operaciones : Donde encontraremos un curso completo acerca de la utilización del programa, en idioma Inglés, similar al proporcionado en esta asignatura. - Other : En donde se ha introducido información que es susceptible de actualizarse periódicamente, por parte del suministrador del Programa. Resulta especialmente útil la opción Help On ., en la que se escribe el comando a buscar, o bien el número del elemento finito cuyas características se desean examinar. Cuando se trata de buscar temas o aspectos relativos a los manuales, se dispone de la opción Word Search .., pudiendo escoger entre uno o varios documentos. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 21 2.7.2. Comandos de uso general Algunos de los comandos más utilizados, así como sus parámetros, se indican a continuación : Comandos de uso general Comando (y parámetros) Descripción Nivel /FILNAM,Nombre Especifica el nombre de la tarea y los ficheros Inicial /TITLE,Descripción Indica el título del problema Inicial /UNITS,SI Especifica las unidades Inicial /PREP7 Entra en el preprocesador Inicial /SOLU Entra en el módulo de solución (aplicación de Inicial cargas y condiciones de contorno..) /POST1 Entra en el postprocesador Inicial /INPUT,Fichero,Ext Carga un fichero Batch Inicial /OUTPUT,Fichero Redirige la salida al fichero especificado Inicial SAVE Guarda la base de datos de ANSYS Cualquiera RESUME Carga la base de datos en memoria Cualquiera FINISH Sale del procesador Procesador /EXIT Sale de ANSYS Inicial 2.7.3. Comandos para la definición del modelo EF Definición del material y sus propiedades UIMP,numM,EX,EY,EZ, Especifica el valor del módulo elástico del PREP7 ,valorX,valorY,valorZ material nº numM UIMP,numM,NUXY,NUYZ, Especifica el valor del coeficiente de Poisson PREP7 NUXZ,valXY,valYZ,valXZ del material nº numM MP,DENS,numM,valor Especifica la densidad del material nº num PREP7 Definición del elemento finito y sus propiedades ET,numE,Name Especifica el tipo de elemento a utilizar PREP7 Name como nº numE KEYOPT,numE,numk,valor Especifica la opción del elemento nº numk, PREP7 asociado al nº numE, con el valor R,numR,val1,val2,..val6 Asocia al nº numR los valores de las PREP7 RMORE,val7,val8..val12 constantes reales val1...val12 Generación del modelo de E.F. N,numN,X,Y,Z Genera el nudo nº numN en la posición PREP7 X,Y,Z E,N1,N2,N3.. Crea un elemento entre los nudos PREP7 especificados K,numK,X,Y,Z Genera el Kpoint nº numK en la posición PREP7 X,Y,Z L,k1,k2 Crea una línea entre los kpoints k1 y k2 PREP7 AL,L1,L2,L3.. Crea un area formada por las líneas PREP7 L1,L2,L3.. NPLOT Muestra los nudos Cualquiera EPLOT Muestra los elementos Cualquiera KPLOT Muestra los kpoints Cualquiera LPLOT Muestra las líneas Cualquiera APLOT Muestra las áreas Cualquiera /PNUM,NODE,1 Enumera los nudos Cualquiera /PNUM,ELEM,1 Enumera los elementos Cualquiera /PNUM,KP,1 Enumera los Kpoints Cualquiera /PNUM,LINE,1 Enumera las líneas Cualquiera /PNUM,AREA,1 Enumera las áreas Cualquiera NDELE,numN Borra el nudo numN PREP7 EDELE,numE Borra el elemento numE PREP7 KDELE,numK Borra el kpoint numK PREP7 LDELE,numL Borra la línea numL PREP7 ADELE,numA Borra el área numA PREP7 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 22 Mallado automático TYPE,numE Especifica el tipo de elemento empleado en el PREP7 mallado MAT,numM Indica el nº de material a usar en el mallado PREP7 REAL,numR Especifica el nº de constante real empleada PREP7 para definir los atributos del elemento empleado en el mallado subsiguiente ESIZE,longitud Indica la longitud a emplear en el mallado de PREP7 las entidades LMESH,L1,L2 Malla las líneas L1 a L2 PREP7 AMESH,A1,A2 Malla las áreas A1 a A2 PREP7 2.7.4. Comandos para la aplicación de cargas y la solución Aplicación de cargas y condiciones de contorno ANTYPE,STATIC Especifica el tipo de análisis como estático SOLU D,numN,Etiqueta,Valor Introduce las restricciones de los GDL en el SOLU nudo numN, en la dirección marcada por la Etiqueta (UX, UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ) F,numN,Etiqueta,Valor Introduce la solicitación en el nudo numN, SOLU en la dirección marcada por la Etiqueta (FX, FY,FZ,MX,MY,MZ) SFE,ALL,Comp,PRES,0,Val Introduce una carga de presión en los SOLU or elementos seleccionados, en la cara indicada por Comp, y de Valor ACEL,AcelX,AcelY,AcelZ Introduce una aceleración en la dirección SOLU especificada SOLVE Inicia el proceso de solución del problema EF SOLU 2.7.5. Comandos para ver los resultados del análisis Mostar resultados gráficamente /VIEW,Ventana,PX,PY,PZ Fija el punto de vista para el dibujo POST1 PLDISP Muestra la deformada por pantalla POST1 /VIEW,Ventana,PX,PY,PZ Fija el punto de vista para el dibujo POST1 PLNSOL,Item,Componente Muestra gráficamente los resultados nodales POST1 correspondientes a la Componente del Item ITEM Componente Desplazamientos nodales U X,Y,Z,SUM Rotaciones nodales ROT X,Y,Z,SUM Presiones PRES Tensiones nodales S X,Y,Z Tensiones nodales ppales S 1,2,3 Tensiones nodales S INT,EQV equivalentes PLESOL,Item,Componente Muestra gráficamente los resultados de los elementos, correspondientes a la Componente del Item ITEM Componente Tensiones S X,Y,Z Tensiones ppales S 1,2,3 Tensiones equivalentes S INT,EQV Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 23 3. El menú principal de ANSYS 3.1. Introducción En el capítulo anterior hemos visto como podemos crear nuestro modelo de elementos finitos mediante una serie de comandos con los cuales nos hemos “comunicado” con el programa mediante el menú de entrada de ANSYS. No obstante, existen otros métodos que nos permiten efectuar las mismas labores de un modo más intuitivo e interactivo. La forma de acceder a dichos procedimientos se encuentra en lo que se denomina “Menú Principal de ANSYS” (“ANSYS Main menu”), al cual accedemos “pinchando con el ratón” la opción deseada. En el caso de que sea una opción que tenga más posibilidades, nos irán apareciendo ventanas sucesivas, hata llegar al “nivel de comando” deseado. El aspecto de dicho menú, en nivel inicial (“Begin level”) es el siguiente : Establece preferencias generales en el modelo de E.F. Entra en el Preprocesador Entra en el módulo de solución Entra en el Postprocesador Sale del Procesador Como se puede apreciar, casi todas las opciones tienen un símbolo “>” a su derecha, lo que significa que ANSYS desplegará otro menú en el caso de pulsar con el ratón sobre dicha opción. En el caso de que dicho símbolo no esté presente, ANSYS mostrará una ventana de introducción de datos al usuario. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 24 3.2. Organización del menú principal de ANSYS Todos los comandos de ANSYS y de tipos de elementos están clasificados por temas basados en su función; de este modo, resulta fácil encontrar los comandos o tipos de elementos seguidos por una función particular. Tanto el ratón como el teclado se pueden utilizar para introducir datos Los parámetros de los comandos se introducen mediante “ventanas de introducción de datos” en las cuales se dan las explicaciones pertinentes acerca de los mismos. Se puede solicitar ayuda mediante el botón correspondiente. 3.2.1. Preferencias.. Seleccionando esta opción, ANSYS muestra la siguiente ventana : Resulta conveniente activar la opción de disciplina estructural, pues será la utilizada habitualmente en el presente curso. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 25 3.2.2. Preprocesador El menú del preprocesador está dividido en los siguientes apartados : Menú para la selección de los tipos de elementos utilizados Introducción de las constantes reales (características de los E.F.) Definición de las propiedades de los materiales Definición de las secciones transversales (en E.F. especiales) Utilidades para el modelado sólido Menú para la creación de entidades Menú para “operar” con entidades : Adicción, sustracción, etc. Menú para modificar las entidades Menú para copiar entidades Menú para reflejar entidades Menú para el chequeo de la geometría de las entidades Menú para borrar entidades Menú para la actualización de la geometría Atributos para el mallado de entidades Definición de los atributos : material, elemento, cte. real Herramientas para el mallado Generación de la malla de E.F. Menú para el control del tamaño de los elementos Opciones para el mallado automático Menú para la generación de la malla de E.F. Menú para la modificación de la malla de E.F. Mostrar elementos “singulares” o degenerados Seleccionar elementos “singulares” o degenerados Menú de Borrado de E.F. Menú para el control de la malla de E.F. Menú para el control de la numeración de los E.F. Menú para la escritura/lectura de la geometría del modelo de E.F. Menú para la definición de grados de libertad acoplados o ecuaciones Genera un sector para análisis modal (por ej. En rotor) Configura las opciones para manejar y analizar fluidos mediante el MEF Permite acceder de un modo directo al módulo de solución En este menú, como se puede apreciar, se controla el proceso de generación de la malla de elementos finitos, tanto mediante “generación directa” como mediante las utilidades para la realización del “modelado sólido”. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 26 3.2.3. Menú del módulo de solución Especificación del tipo de análisis Indicación de un nuevo análisis Especificación de un archivo de un análisis anterior Indicación de un “paso de expansión” (para superelementos) Opciones especiales para el análisis : tolerancias, solvers,etc. Opciones para una rápida resolución del sistema de ecuaciones Grados de libertad principales (para análisis dinámico) Condiciones especiales de apoyo (para análisis dinámico no lineal) Aplicación de cargas y condiciones de contorno sobre el modelo Indicación de temperaturas, gradientes y sustitución de solicitaciones Aplicación de condiciones de contorno, fuerzas, presiones, temp., etc. Borrado de solicitaciones Escalado de cargas, transformación de cargas del modelado al MEF Opciones para casos de carga Controles de la salidas de la solución Controles de la ejecución en “pasos” Opciones para análisis no lineal :criterios de convergencia, equilibrio,etc. Indicación del espectro de respuesta en análisis dinámico Opciones para el paso de expansión (para superelementos) Control de la solución para un modelo de EF magnético Otras opciones para el análisis Se inicializan todas las opciones para casos de carga Lee un caso de carga ó Load Step Escribe un caso de carga Resolución del sistema de ecuaciones Resuelve el caso de carga actual Resuelve los casos de carga que se le especifiquen Realiza una solución parcial del problema Opciones para realizar un mallado adaptativo Opciones para análisis de fluidos Ejecución del módulo de análisis de fluidos FLOTRAN En este menú se controlan las opciones que nos permiten definir el tipo de análisis que queremos efectuar, así como las condiciones de contorno, temperaturas y solicitaciones sobre el modelo . Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 27 3.2.4. Menú del postprocesador Para el control de los datos leídos y opciones de ficheros Resumen de los resultados Menú para la lectura de resultados del análisis Lee de la base de datos el primer conjunto de resultados Lee de la base de datos el siguiente conjunto de resultados Lee de la base de datos el último conjunto de resultados Lee los resultados de un caso de carga Lee los resultados de un tiempo determinado Lee los resultados para un conjunto de entidades Opciones para la lectura de resultados de un análisis con FLOTRAN Opciones para el dibujo de resultados Listado de resultados Control de opciones de salida de resultados Realización de cálculos de resultados nodales Realización de cálculos de resultados de elementos Operaciones a lo largo de un camino Opciones de control de salida de resultados de casos de carga Se escriben los resultados en un fichero de salida Especificaciones de resultados de submodelado Resultados de análisis eléctricos y magnéticos Opciones para el estudio de la fatiga Definición de factor de seguridad en el análisis Menú para la definición de resultados Resultados nodales Resultados de los elementos Datos de elementos en forma de tabla Restaura los valores de la base de datos Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 28 3.3. Creación de un modelo de E.F. mediante el menú ppal de ANSYS Los pasos a seguir son similares a los ya indicados en el capítulo anterior, en el cual se explicaban los comandos de ANSYS. En el caso que nos ocupa, iremos indicando los diferentes pasos que es preciso ir dando para la creación del modelo, su análisis y posterior revisión de resultados. 3.3.1. Comandos de uso general. La mayoría de los comandos de uso general se encuentran en el menú de utilidades de ANSYS, aunque algunos son accesibles desde el menú ppal. Comandos de uso general Comando (y parámetros) Descripción Ruta /FILNAM,Nombre Especifica el nombre de la tarea y los >File > Change Jobname ... ficheros /TITLE,Descripción Indica el título del problema >File > Change Title ... /UNITS,SI Especifica las unidades No es accesible /PREP7 Entra en el preprocesador Preprocessor /SOLU Entra en el módulo de solución Solution (aplicación de cargas y condiciones de contorno..) /POST1 Entra en el postprocesador General Postproc /INPUT,Fichero,Ext Carga un fichero Batch >File>Read input from ... /OUTPUT,Fichero Redirige la salida al fichero especificado >File>Switch Output to> SAVE Guarda la base de datos de ANSYS >File>Save as Jobname.db RESUME Carga la base de datos en memoria >File>Resume Jobname.db FINISH Sale del procesador Finish /EXIT Sale de ANSYS >File>Exit ... 3.3.2. Opciones para la definición del modelo de E.F. Para la creación del modelo de E.F.es preciso entrar en el menú del preprocesador, cuyo aspecto ya se ha mostrado. Se recomienda seguir los pasos en la secuencia arriba-> abajo, tal y como están organizados en este menú. De este modo, las fases serían : - Definir tipos de elementos - Definir constantes reales (propiedades de los elementos) - Introducir las propiedades de los materiales - Efectuar el modelado sólido - Mallar las entidades - Revisar el modelo y guardarlo en disco. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 29 3.3.2.1. Definición de los tipos de elementos. Para la definición de los tipos de elementos disponemos de un menú que nos permite : Añade tipos de elementos Presentando una ventana del tipo Configurar Elementos Añadir tipo opciones del de elemento añadidos en la elemento base de datos (KEYOPTIONS) Cuando pulsamos el botón Aparece una ventana donde podemos seleccionar el elemento deseado Cuando pulsamos el botón se nos muestra una ventana con las diferentes opciones (KEYPOINTS) del elemento, tal y como se muestra en las tablas siguientes. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 30 En el presente curso utilizaremos fundamentalmente los siguientes tipos de elementos : ELEMENTO DESCRIPCION Elemento del tipo viga recta estructural plana de dos nodos, con posibilidad de giro y traslación en el plano de la estructura. Catalogada como :Structural Beam 2D Elastic3 Elemento del tipo viga recta estructural espacial de dos nodos, con posibilidad de giro y traslación en los seis grados de libertad en el espacio. Catalogada como : Structural Beam 3D Elastic4 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 31 ELEMENTO DESCRIPCION Elemento del tipo tubo recto estructural espacial de dos nodos, con posibilidad de giro y traslación en los seis grados de libertad en el espacio. Catalogada como : Structural Pipe Elastic Straight16 Elemento del tipo tubo recto estructural espacial con ramificación, de cuatro nodos, tiene posibilidad de giro y traslación en los seis grados de libertad en el espacio. Catalogada como : Structural Pipe Elastic Tee17 Elemento del tipo codo estructural espacial, de tres nodos (el tercero solo sirve para dar la curvatura) con posibilidad de giro y traslación en los seis grados de libertad en el espacio. Catalogada como : Structural Pipe Elbow18 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 32 ELEMENTO DESCRIPCION Elemento tipo lámina estructural axilsimétrica de dos nodos, con cuatro grados de libertad por nodo (tres traslaciones y una rotación s/ el eje Z). La solicitación puede ser tanto simétrica como no simétrica (armónica) Catalogada como : Structural Shell 2Daxisymmetric-Harmon61 Elemento tipo lámina estructural tridimensional de cuatro nodos, con seis grados de libertad por nodo. Catalogada como : Structural Shell Elastic 4node63 Elemento tipo lámina estructural tridimensional de ocho nodos, con seis grados de libertad por nodo. Catalogada como : Structural Shell Elastic 8node93 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 33 3.3.2.2. Indicación de las constantes reales de los elementos En función de los elementos seleccionados en el apartado anterior, será necesario indicar al programa las características físicas (“propiedades”) de los mismos, las cuales dependerán del caso particular estudiado. Para ello se muestra una ventana del tipo : Añadir Editar/modifi constante real car cte. real Constantes reales que van siendo definidas Borrar cte. real Una vez pulsado el botón , se muestra una ventana en la cual aparecen los elementos finitos elegidos para el modelo (los "ET") Una vez seleccionado el elemento finito al cual se le van a asignar las propiedades, la ventana dependerá del elemento en cuestión. A continuación se muestran dichas ventanas de entrada, para los elementos que usaremos con mayor frecuencia en el presente curso introductorio de ANSYS. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 34 ELEMENTO DESCRIPCION Elemento del tipo viga recta estructural plana de dos nodos, con posibilidad de giro y traslación en el plano de la estructura. Catalogada como :Structural Beam 2D Elastic3 Elemento del tipo viga recta estructural espacial de dos nodos, con posibilidad de giro y traslación en los seis grados de libertad en el espacio. Catalogada como : Structural Beam 3D Elastic4 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 35 ELEMENTO DESCRIPCION Structural Pipe Elastic Straight16 Structural Pipe Elastic Tee17 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 36 Structural Pipe Elbow18 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 37 ELEMENTO DESCRIPCION Structural Shell 2Daxisymmetric- Harmon61 Structural Shell Elastic 4node63 Structural Shell Elastic 8node93 Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 38 3.3.2.3. Definición del material y sus propiedades El menú de propiedades de los materiales contiene, a su vez, un submenú que nos permite efectuar diversas operaciones. En el presente curso tan solo veremos la indicada : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 39 3.3.2.4. Menús para el modelado. Bajo la etiqueta "-Modeling-" Existen varias opciones que disponen de otros tantos submenús, con los cuales resulta posible la creación, edición y modificación de las entidades que constituyen el "modelo de elementos finitos". Creación de la malla de E.F, tanto por generación directa como mediante mallado sólido Operaciones Booleanas entre entidades Borrado de entidades : KPs, lineas, areas, volúmenes, nodos, elementos. El menú de Creación "Create>" es uno de los más utilizados, presentando las siguientes opciones : Permite crear puntos llave "Keypoints" Creación de entidades lineales Generación de líneas Creación de arcos Creación de líneas cúbicas o "Splines" Chaflán entre líneas Creación de entidades superficiales Menú para la creación de áreas de forma irregular Creación de áreas rectangulares Generación de círculos y anillos Creación de áreas mediante polígonos regulares Chaflán entre áreas Creación de entidades volumétricas Menú para la creación de volúmenes de formas irregulares Creación de un volumen hexaédrico Creación de un volumen cilíndrico Creación de un prisma regular Creación de una esfera sólida o hueca Creación de un cono Generación de un volumen en forma de toro Menú para la generación directa de los nodos de la malla de EF Menú para la generación directa de los elementos de la malla de EF Menú para la generación de modelos de redes de tuberías Menú para la generación de modelos de circuitos eléctricos Generación de una fuente de corriente para análisis electro-magnético Imaginemos que deseamos “crear” un área triangular; en este caso los pasos serían : 1. Crear los “Kpoints” que definen las esquinas del triángulo 2. Crear las “líneas” uniendo los “kpoints” creados en el paso anterior 3. Crear el “area” a través de las líneas Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 40 Para el 1er. Paso seleccionar : Con lo que se despliega una ventana de introducción de datos : Número del KP (en blanco se asigna automáticamente) Posición en el espacio Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 41 Para la generación de líneas, se tiene : De este modo, se muestra una ventana gráfica y el cursor cambia de forma, del tipo : Selecciona Des-selecciona líneas líneas Estado de la selección : - Nº seleccciones - Máximo y mínimo - Etc. Opciones para introducción de datos mediante menú de entrada de ANSYS Ejecución de las órdenes o cancelación Mediante las opciones anteriores, y de un modo totalmente gráfico, se van creando las diferentes entidades (líneas). Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 42 Para el tercer paso (generación de areas), se tiene : Con lo que se muestra una ventana del tipo : Selecciona Des-selecciona líneas líneas Modo en el que se va a realizar la selección Estado de la selección : - Nº seleccciones - Máximo y mínimo - Etc. Ejecución de las órdenes o Opciones para introducción cancelación de datos mediante menú de entrada de ANSYS Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 43 3.3.2.5 Menús para el mallado automático Bajo la etiqueta "-Meshing-" Existen varias opciones que disponen de otros tantos submenús, con los cuales resulta posible la generación automática de una malla de E.F. tomando como base las entidades creadas con anterioridad. Definición de los atributos para el mallado : Tipo elemento, cte. real y material Definición del tamaño del elemento para el mallado No obstante, para la generación automática de la malla, se dispone en la versión 5.5.1 de una ventana especial, en la cual resulta posible controlar todo el proceso de un modo interactivo : Botón para la asignación de atributos para el mallado : Tipo de elemento, material y cte.real Pueden aplicarse a Volumenes, Areas, lineas y puntos Permite especificar un mallado especificando un tamaño global 1-> fino; 10-> Grosero. Permite controlar el mallado especificando el tamaño por el usuario. Selecciona la entidad : Area, Volumen, linea o punto, que va a ser mallada. Permite controlar la forma de los elementos que van a ser generados. Ejecuta la acción de mallado especificada Borra los nodos y elementos asociados a las entidades sekleccionadas Permite efectuar un afinado de la malla en las entidades seleccionadas Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 44 en primer lugar, pulsar el botón con lo que se muestra : A continuación, seleccionar , con lo que se muestra : Poner un “tamaño” para el elemento Finalmente, pulsando el botón , se inicia el proceso de mallado en el área indicada. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 45 3.3.3. Aplicación de solicitaciones y condiciones de contorno Para la aplicación de las solicitaciones, condiciones de contorno y tipo de solución mediante el menú principal de ANSYS, deberemos seleccionar el procesador denominado “Solution”. Una vez, dentro, el menú que se despliega tiene el aspecto indicado en el apartado 3.2.3. Los pasos a seguir son : - Indicar el tipo de análisis - Aplicar condiciones de contorno - Aplicar solicitaciones : Cargas puntuales, distribuidas, gravitatorias,etc. - Resolver 3.3.3.1 Indicación del tipo de análisis En el menú del procesador “Solution”, seleccionar la opción con lo que se muestra una ventana con los diferentes tipos de análisis : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 46 3.3.3.2. Establecer las condiciones de contorno. Para establecer las condiciones de contorno o “apoyos” del modelo, seleccionar la opción Escogiendo la opción , se muestra una ventana del tipo : Des-Selecciona nudos Selecciona nudos Indica como se va a realizar la selección Controles para realizar la selección Opciones para datos por menú de entrada Ejecuta la acción Mediante la cual es posible seleccionar los nodos en los cuales vamos a aplicar las restricciones Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 47 A continuación, una vez seleccionados gráficamente los nodos, se muestra una ventana del tipo : Seleccionar los GDL´s que van a ser restringidos El modelo se representará, entonces, con los apoyos que hayamos introducido. No obstante, en cualquier momento podemos “activar” la representación mediante la opción >PlotCtrls>Symbols, del menú de utilidades Se controla la representación de los símbolos de que indican las condiciones de contorno Se controla la representación de los símbolos de que indican las cargas superficiales Se controla la representación de los símbolos de que indican las cargas volumétricas Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 48 3.3.3.3. Aplicar solicitaciones en el modelo Para aplicar solicitaciones sobre el modelo, del tipo carga concentrada, seleccionar : Escogiendo la opción , se muestra una ventana del tipo : Des-Selecciona nudos Selecciona nudos Indica como se va a realizar la selección Controles para realizar la selección Opciones para datos por menú de entrada Ejecuta la acción Mediante la cual es posible seleccionar los nodos en los cuales vamos a aplicar las solicitaciones. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 49 A continuación, una vez seleccionados gráficamente los nodos, se muestra una ventana del tipo : Dirección de la solicitación en ejes globales Valor de la solicitación Se puede llevar a cabo un control sobre las entidades mostradas, mediante la opción >PlotCtrls>Symbols, del menú de utilidades, tal y como se ha mostrado en el apartado anterior. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 50 Si la solicitación es del tipo presión, entonces seleccionar : Escogiendo la opción , se muestra una ventana del tipo : Des-Selecciona Selecciona elementos elementos Indica como se va a realizar la selección Controles para realizar la selección Opciones para datos por menú de entrada Ejecuta la acción Mediante la cual es posible seleccionar los elementos en los cuales vamos a aplicar las solicitaciones. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 51 A continuación, una vez seleccionados gráficamente los elementos, se muestra una ventana del tipo : “Cara” del elemento en la cual se va a aplicar la solicitación Valor de la solicitación Valores opcionales, en el caso de presión no uniforme sobre el elemento. Por último, para aplicar la gravedad sobre el modelo, se debe seleccionar la opción : Con lo que se muestra una ventana : Debe recordarse que el convenio de signos que sigue el programa es el de la dirección del vector aceleracion, no la dirección en que actúa la fuerza de inercia. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 52 3.3.3.4. Solución del caso de carga a estudiar Para resolver el caso de carga planteado, seleccionar la opción Pueden controlarse diferentes parámetros en la solución, en especial la tolerancia de la misma y el "solver" o procedimiento empleado en la resolución de los sistemas de ecuaciones. Para ello, debe seleccionarse la opción : , con lo que se muestra una ventana : Tipo de "solver" empleado Tolerancia de la solución Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 53 3.3.4. Análisis de resultados Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 54 4. Redes de tuberías en ANSYS. Una de las ventajas del programa ANSYS, en comparación con otros programas de análisis por elementos finitos, es la posibilidad de generación directa de redes de tuberías. Para ello, se ha implementado en el Preprocesador, un menú al cual se tiene acceso desde el menú principal de ANSYS : Modeling -> Create. - Se introducen las "especificaciones" o características de las tuberías - Se definen las cargas :temperaturas y presiones Datos del comienzo de la tubería - En un nudo previamente definido - En una posición en el espacio Datos de la tubería - Avance de la tubería (definición de los tramos rectos) - Introdución de un ramal T - Introducción de un codo (radio corto o largo) - Introducción de un codo por gajos - Introdución de una reducción - Introducción de una válvula - Introducción de una brida - Introdución de un compensador - Introducción de un soporte tipo muelle - Introducción de un soporte no lineal Esquema de una red de tuberías en ANSYS Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 55 4.1. Especificaciones Mediante este menú se introducen las características principales de la red que va a ser generada, tales como : - El sistema de unidades empleado - Las dimensiones de la tubería : diámetro y espesor - El material de la tubería - Las características del fluido que transporta - El material del aislamiento de la tubería - La tolerancia de corrosión prevista - El código de diseño a la hora de tener en cuenta los factores de flexibilidad y de concentración de tensiones (CIF) NOTA IMPORTANTE : Previamente resulta necesario definir las propiedades del material, a la temperatura de diseño. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 56 4.2. Solicitaciones Medinate el mismo de generación directa resulta posible introducir las principales solicitaciones de la red de tuberías. De este modo, se pueden introducir las siguientes cargas : - Temperaturas y/o gradientes de temperatura - Presión interna - Presión debida a la altura hidrostática. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 57 4.3. Definición del modelo de tuberías Para cada tipo de tubería (diámetro, espesor y condiciones de trabajo), será necesario especificar las opciones anteriores. Una vez hecho, el modo de generar la red consiste en seleccionar un nodo existente (caso de que lo hubiera), o bien comenzar en una posición en el espacio, para lo cual se cuenta con la opción indicada en el cudro siguiente : Número a asignar al nodo de Posición espacial del comienzo de la tubería (en caso comienzo de la de que fuera necesrio) tubería (X,Y,Z) Para la definición de los tramos rectos de avance de la tubería, a partir del punto definido anteriormente, se dispone de la ventana de introducción de datos "Pipe run", siguiente : Desplazamientos relativos respecto del punto de arranque o desde el último punto que haya sido definido (DX,DY,DZ) Nº de divisiones del tramo Controles de la numeración de las entidades credas Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 58 4.4. Definición de accesorios. Resulta posible definir la mayoría de los accesorios de las tuberías mediante el menú de generación directa, con sólo seleccionar el tipo de accesorio de entre los disponibles : - Introdución de un ramal T - Introducción de un codo (radio corto o largo) - Introducción de un codo por gajos - Introdución de una reducción - Introducción de una válvula - Introducción de una brida - Introdución de un compensador - Introducción de un soporte tipo muelle - Introducción de un soporte no lineal ANSYS, una vez seleccionado el tipo de accesorio, nos preguntará donde lo queremos insertar, así como sus características, las cuales dependen del tipo elegido. Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 59 4.5. Solución y revisión de resultados El análisis de resultados se realiza en el postprocesador general de ANSYS POST1. Los dos tipos de resultados que nos interesan son : - Tensiones - Desplazamientos Dado que los elementos son del tipo lineal, resulta necesario definir "Tablas de resultados" para representar los valores de desplazamientos y de tensiones en los elementos, pues, de otro modo, no se encuentran disponibles. Para ello, una vez dentro del postprocesador, elegir la opción : Lectura de resultados Se leen los resultados del caso de carga actual Siguiente caso de carga Ultimo caso de carga Caso de carga especificado Dibujar resultados Listar resultados Resultados de selecciones Opciones de salida de resultados Calculos nodales Tabla de resultados Operaciones con caminos Control de casos de carga (operaciones) Escribir resultados Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 60 Seleccionando la opción “Element Table”, aparece un submenú : Definir tabla de resultados Dibujar tabla de resultados El primer paso consiste en definir las tablas de resultados, para lo cual es necesario saber el item y la secuencia en que ANSYS los crea : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es
  • Introducción al Programa ANSYS Hoja 61 En nuestro caso, por ejemplo: - La tensión de Von Mises corresponde al item NMISC, secuencia 89 - La tensión de Tresca corresponde al item NMISC, secuencia 88 - La tensión directa (longitudinal) corresponde al item NMISC, secuencias 13 (nudo i) y 15 (nudo j) - La tensión de flexión corresponde al item NMISC, secuencias 90 y 92 (nudo i – j) Etc. Una vez definidas las tablas de resultados, éstos se muestran mediante la opción “Plot elemet. Table” : Dres. Juan José del Coz Díaz/D. Fco Jose Surez Domínguez. E.T.S.Ingenieros Industriales – GIJON http://www.construccion.uniovi.es