ANSYS EN LAS AULAS Para la correcta utilización de ANSYS en

ANSYS EN LAS AULAS
Para la correcta utilización de ANSYS en las aulas tenga en cuenta que se debe
activar la licencia. Para ello realice el siguiente paso antes de empezar la
creación del proyecto.
Inicio > Programas > ANSYS 12.0 > ANSYS Client Licensing > User License
Preferences > Global Settings > (activar) Use Academic Licenses >OK >OK
0) CREACIÓN DEL PROYECTO
Antes de empezar es conveniente crear un directorio en el cual el programa
ANSYS dejará almacenada toda la información requerida para la correcta
realización del cálculo; geometría, malla, condiciones de frontera, etc.
Una vez se ha creado el directorio, se procede a lanzar el entorno gráfico del
programa mediante el siguiente comando:
Inicio > Programas > ANSYS 12.0 > ANSYS Product Laucher
En la ventana que aparece especifique el directorio de trabajo y el nombre que se
desea para el proyecto (i.e. P01_barras; P01_barras) y presione Run.
1.0 ETAPA DE PREPROCESO
1.1 Selección del tipo de elemento
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
Add > Structural > link > 2D spar 1 > OK > close
La descripción del elemento se encuentra detallada en el help
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
Add > Structural > link > 2D spar 1 > help
1.2 Introducción de las áreas
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete
Add > Type 1 Link > OK
Cross sectional AREA > valor del área > OK > close
1.3 Introducción del material
Main Menu > Preprocessor > Material Props
Material Models >> Structural >> Linear >> Elastic >>Isotropic
EX > valor del módulo de Young
PRXY> Coeficiente de Poisson
Material > Exit
1.4 Guardar el trabajo realizado
Utility Menu > File > Save as Jobname.db
El efecto es salvar la información en el fichero name.db, name es el nombre
que se le ha dado al proyecto y .db se asocia al concepto database. Una vez
realizada esta operación, se puede reiniciar a partir de este punto mediante el
comando
Utility Menu > File > Resume Jobname.db
o también mediante el siguiente comando
ANSYS toolbar > RESUM_DB
1.5 Introducción de la geometría
El propósito es introducir los datos que se tienen sobre la geometría de la
estructura. Ya que se utiliza el elemento de barra es suficiente con definir una
serie de puntos de referencia (keypoints) y luego conectarlos con segmentos
de recta (lines). En el caso del ejemplo se requieren como referencia los
puntos A,B,C,D y E.
Creación de los puntos de referencia
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >
Keypoints > In Active CS
El término CS (Coordinate System) hace referencia al sistema de
coordenadas que se utilizará por defecto.
Se procede a introducir las coordenadas de cada uno de los puntos A, B, C
,D y E. para esto se requiere que se elija una posición del sistema de
coordenadas.
Entrar los datos de las coordenadas (punto A)
NPT Keypoint Number: 1
X,Y,Z in active CS: xA , y A
Apply
Siguiente punto (B)
NPT Keypoint Number: 2
X,Y,Z in active CS: xB , yB
Apply
y así sucesivamente. Después de introducir el último punto se selecciona
OK. En la pantalla aparecen los nuevos puntos. Para verificar que son
correctos:
Utility Menu > List > Keypoints > coordinates Only
Si todo es correcto se continúa con normalidad. Si faltan puntos se
procede a insertar nuevos puntos como se ilustró anteriormente. Si se
desea borrar un punto entonces:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Keypoints
Una vez terminada esta etapa, se procede a salvar el trabajo como se
comentó anteriormente.
Creación de las líneas
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In
Active Coord
Para crear la línea entre el punto A y el B, hacer click sobre el punto A y
luego sobre el B. Se procede de forma similar para el resto de líneas y se
finaliza con OK.
La verificación de las líneas se realiza de forma similar al caso de puntos
Utility Menu > List > Lines ...
Si es necesario modificar la información se puede borrar mediante el
siguiente comando
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Lines Only
Guardar el trabajo
Toolbar > SAVE_DB
1.6 Generación de la malla
El propósito es generar los elementos y nodos en el sentido amplio. La
ventana para proporcionar los parámetros requeridos se obtiene con el
siguiente comando
Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool
Ahora se procede a seleccionar: el tipo de elemento, el tipo de constantes
reales y el tipo de material. Ya que se tiene uno solo de cada grupo, basta con
seleccionar
Global y click en Set
En la ventana que aparece se puede verificar que el tipo de elemento está
correctamente asociado al conjunto de constantes y al tipo de material.
Tamaño de la malla
En esta etapa se procede de forma general a seleccionar los parámetros
adecuados para la obtención de una malla (elementos y nodos) con las
características deseadas para el problema en cuestión.
En el caso de este elemento de barra, cada línea es de forma natural un
elemento. Los pasos que se describen a continuación, aunque no
necesarios en el caso de la barra, incluyen los pasos básicos de otras
situaciones más reales.
Se procede a introducir el número de elementos por linea:
Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool > Size Controls > Lines
> Set
como todas las líneas tendrán la misma discretización se hace click en
Pick All
En el menu Element Sizes on Piked Lines
introducir en
NDIV No. of element divisions: 1
Al final de esta fase el programa sabe que una línea se discretiza con un
solo elemento. Ahora se procede a decirle que todas las líneas se
discretizarán de esta forma.
Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool > Mesh > Lines
y luego click en mesh > Pick All
En la ventana de salida de mensajes que está normalmente detrás de la
ventana de gráficos aparece un reporte con el número de elementos
generados, etc.
Para ver la lista de los elementos
Utility Menu > List > Elements > Nodes + Attributes
Para ver la lista de nodos
Utility Menu > List > Nodes
1.7 Condiciones de frontera
El propósito de esta etapa es especificar las diferentes condiciones de
frontera; desplazamientos impuestos y/o cargas. En la terminología de
ANSYS la imposición de desplazamientos y las cargas es muy similar. Estas
se pueden imponer sobre la geometría del modelo (keypoints, lines, areas,
volumes) o directamente sobre la malla de elementos finitos (elements,
nodes). La ventaja de la primera es que no se requiere redefinir la aplicación
de las cargas, en el caso que se modifique la malla.
Desplazamiento impuesto
Se utiliza el siguiente comando:
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >
Displacement > On Keypoints
Se procede a seleccionar cada punto de referencia (keypoint) y definir el
tipo de imposición:
ALL DOF
: se restringe el desplazamiento en las dos direcciones
UX
: se restringe el desplazamiento en la dirección X
UY
: se restringe el desplazamiento en la dirección Y
Apply as: Constant value
VALUE displacement value 0.0
para verificar que se han impuesto correctamente
Utility Menu > List > Loads > DOF constraints > On All Keypoints
Salve la información
Toolbar > SAVE_DB
Aplicación de las cargas
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural
>Force/Moment > On Keypoints
Se procede a seleccionar los puntos de referencia sobre los que se aplican
las cargas. En este caso, una fuerza vertical negativa de magnitud 10.
Lab Direction of force/mom: FY
Apply as:
Value force/momento
Constant value
-10
El signo negativo indica que la fuerza de magnitud 10 apunta en la
dirección Y-negativa
Verificación de las cargas
Utility Menu > List > Loads > Forces > On All Keypoints
Salve la información
Toolbar > SAVE_DB
2.0 ETAPA DE CÁLCULO
En esta etapa se procede a solucionar el problema, esto significa la resolución del
sistema de ecuaciones correspondiente y el cálculo de las reacciones. Este
módulo funciona a manera de caja negra y por tanto el usuario pierde
temporalmente el control.
Main Menu > Solution > Solve > Current LS
Una vez ejecuta el anterior comando aparece una ventana a manera de resumen
sobre el cálculo que se desea realizar, luego se hace click en OK.
Si la ejecución se realiza correctamente debería aparecer el mensaje
Solution is done!
3) ETAPA DE POSTPROCESO
En esta etapa se observan y analizan los resultados obtenidos
Main Menu > General Postproc
Obtención de la deformada del cuerpo
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape
Seleccione
Def + undeformed, click OK.
La deformada se muestra con línea continua mientras que la no deformada
aparece con línea a trozos. El valor DMX representa el valor del
desplazamiento máximo. Obsérvese que la deformada está normalmente
amplificada para que se pueda apreciar su efecto.
Para guardar la deformada en un fichero:
Utility Menu > PlotCtrls > Hard Copy > To File
Seleccione el formato y elija un nombre para el fichero, luego OK. El fichero
se guarda en el directorio de trabajo.
Para animar la deformación
Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Deformed Shape
Listas de resultados
Para interpretar las tablas de resultados es necesario obtener la numeración de
nodos y elementos a los que se hace referencia. Para obtener esta numeración
ejecute el siguiente comando:
Utility Menu > PlotCtrls > Numbering
Ahora, active Node numbers y dentro de Elem/Attib numbering, seleccione
Element numbers, luego OK.
Valores de las fuerzas (método 1)
Main Menu > General Postproc > List Results > Element Solution > All
available force item; OK
Las fuerzas que aparecen son las que cada elemento ejerce sobre el entorno.
Valores de las fuerzas (método 2)
Este otro método requiere los resultados de una determinada variable se copien a
una tabla que posteriormente se postprocesa. Los resultados de la variable están
almacenados con el resto del postproceso de una forma bastante encriptada, en la
cual se asocian nombres para unos grupos de resultados y a su vez un número
identificador dentro de cada grupo. Estos datos (nombre y el número) se
encuentran en la descripción del elemento. En este caso debe buscarse en el
HELP, en la información correspondiente a LINK1.
Utility Menu > Help > Help Topics
Release 11.0 Documentation for ANSYS > Element Reference > Element
Library > LINK1
Dentro de la página del elemento busque la tabla:
Element Output Definitions
Obsérvese las diferentes variables que se pueden postprocesar. Nos
concentraremos en la siguientes etiquetas:
MFORX: Member force in the element coordinate system X direction
SAXL: Axial stress in the element
La primera se refiere a la fuerza axial en el elemento y la segunda a la tensión
axial. Se procede a buscar la etiqueta MFORX y SAXL en la tabla que se
encuentra mas abajo en la misma pagina de la ayuda y encontrara la siguiente
información:
MFORX SMISC 1
SDAXL LS 1
que corresponde al grupo que identifica a la variable y su número de
referencia dentro del grupo.
Se procede a construir las tablas de dichas variables:
Main Menu > General Postproc > Element table > Define table > add
dentro de ventana:
lab user label for item: Faxial
Item: By sequence num
Comp Results Data item: SMISC, 1
Apply
Para las tensiones:
lab user label for item: Tension
Item: By sequence num
Comp Results Data item: LS, 1
OK. Close
Para postprocesar:
Main Menu > General Postproc > Element table > Plot Element table > Faxial;
OK
Main Menu > General Postproc > Element table > Plot Element table >
Tension; OK
Para obtener una lista de los resultados se procede a ejecutar el siguiente
comando:
Main Menu > General Postproc > Element table > List Element table > Faxial;
OK
Main Menu > General Postproc > Element table > List Element table >
Tension; OK
Para obtener las reacciones:
Main Menu > General Postproc > List Results > Reaction Solu ; OK.
OBSERVACIÓN
Recordar que en caso de error, muchos de los mensajes quedan escondidos en la
pantalla que se encuentra detrás del workspace.
Trabajando con barras, el error típico es perder el control del número de
elementos por barra y permitir que el mallado automático de ANSYS genere más
de un elemento por cada una de ellas. Recordar que sólo se puede asignar un
elemento por barra.
Verifique que solo hay un elemento por barra.
Para borrar la malla anterior (los elementos y nodos) :
Main Menu > Preprocessor > Meshing >Clear>lines > pick all
para verificar:
Utility Menu >list > elements>Nodes+Attributes