0) CREACIÓN DEL PROYECTO Antes de empezar es conveniente

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 > Todos los programas > ANSYS 11.0 > 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_termico; P01_termico) y presione Run.
1.0 ETAPA DE PREPROCESO
1.1 Selección del tipo de elemento
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
Add > Termal Mass > Solid > Quad 4node 55 > OK > close
La descripción del elemento se encuentra detallada en el help
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
Add > Termal Mass > Solid > Quad 4node 55 > help
1.2 Introducción del material (/ materiales)
Main Menu > Preprocessor > Material Props
Material Models > Material Model Number 1 >> Thermal >> Conductivity >>
Isotropic >>
KXX > valor de la conductividad térmica
OK> Exit
Para introducir el siguiente material
Main Menu > Preprocessor > Material Props >Material Models >
Material > New Model ... > Define Material ID=2 >> Thermal >> Conductivity
>> Isotropic >>
KXX > valor de la conductividad térmica del material 2
OK> Exit
1.3 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
Los pasos para la construcción dependen de las características especificas de
la geometría del problema. En este caso se observa que la figura tiene un
hueco y dos materiales. La construcción de un hueco o agujero se realiza
típicamente mediante la resta de figuras geométricas; por ejemplo, un
cuadrado al que se le resta un cuadrado interior.
Creación de la geometría: Región exterior
Se procede a crear la región correspondiente al material exterior. Se crea un
cuadrado que representa el exterior y uno interior; luego se realiza la resta.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Rectangles >
By Dimensions
Se introducen las coordenadas de los lados del cuadrado exterior
Y2
Y1
X1
X2
y de forma similar las coordenadas de los lados del cuadrado interior que
definen este material.
Se procede a restar una región de otra. El resultado es la región
correspondiente al material que da al exterior.
La resta se realiza mediante la siguiente operación:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans >
Subtract > Areas
El procedimiento de ejecución de la resta es el siguiente:
1) Selección del área.
Esto se lleva a cabo con ayuda de la ventana Multiple_Entities que
permite desplazarse por las diferentes áreas.
Una vez que el número correspondiente en picked area es el adecuado, se
confirma con OK.
2) En la ventana Substract Areas se confirma la región con Apply.
Este procedimiento se repite con la segunda área (el área más pequeña). El
resultado es la región correspondiente al material que da al exterior.
Creación de la geometría: Región interior
La otra parte del cuerpo, correspondiente al otro material, se construye de
forma similar; cuadrado exterior, cuadrado interior y luego la resta de áreas:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Rectangles >
By Dimensions (dos cudrados)
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans >
Subtract > Areas
y se sigue el procedimiento ya detallado para la realización de la operación.
El resultado es la geometría deseada; región del material 1, región del
material 2 y el hueco.
Salvar el trabajo realizado
ANSYS toolbar > RESUM_DB
Generación de la malla
La generación de la malla requiere que se especifiquen ciertos parámetros de
mallado, como el tamaño de elemento, el número de divisiones, etc. Esta
etapa incluye la asignación de material y tipo de elemento en cada región (o
área).
Además, en este caso, se debe tener en cuenta que las regiones de cada
material se han creado por separado dando a entender al programa que son
cuerpos separados. Para evitarlo se requiere la utilización de un comando que
junte las dos regiones previamente definidas.
El tamaño de elemento se especifica de la forma siguiente
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Controls > Manual Size > Global
Size > Size element Edge length = tamaño deseado
Para juntar las regiones
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Glue > Areas
> select > pick all
Antes de mallar se debe asignar a cada región, un material y un tipo de
elemento.
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Areas
Seleccionar el material correspondiente a la región interior
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Areas
Seleccionar el material correspondiente a la región exterior
Generación de la malla:
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh > Areas > Free > pick all>OK
Salvar el trabajo realizado
ANSYS toolbar > RESUM_DB
1.7 Condiciones de frontera
El propósito de esta etapa es especificar las diferentes condiciones de
frontera; temperatura prescrita, flujo de calor prescrito y/o convección
prescrita en la pared.
Condición de convección en la pared
Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection >
On Lines
Seleccionar las líneas correspondientes (las líneas interiores) OK
Introducir el coeficiente de convección y la temperatura:
Vali Film coefficient : valor del coeficiente de convección
VAL2I Bulk Temperature: temperatura del medio
De forma similar para las paredes del exterior:
Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection >
On Lines
Seleccionar las líneas correspondientes (las líneas exteriores) OK
2.0 ETAPA DE CÁLCULO
En esta etapa se procede a solucionar el problema, esto significa la resolución del
sistema de ecuaciones correspondiente. 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
Distribución de las temperaturas
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu >
Dof Solution > Nodal Temperature
Nótese que el menú Plot Results no aparecerá si se han tenido problemas a la hora
de resolver el sistema.
Flujo de calor
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Vector Plot > Predefined > Flux &
gradient > Thermal flux TF
Generación de curvas: variación de la temperatura a lo largo de un corte
El propósito es estudiar la variación de una propiedad (temperatura) a lo largo de
un corte que se hace en el cuerpo.
Para visualizar los nodos:
Utility Menu > Plot > Multi-Plots
Para definir el corte:
Main Menu > General Postproc > Path operations > Define Path > By nodes >
Seleccionar dos nodos extremos; uno en el interior y otro en el exterior; OK
Asignar nombre al corte realizado y seleccionar que variable se desea visualizar
Main Menu > General Postproc > Path operations > Map onto Path > User for label
item > nombre del corte( corte1); > Dof Solution > Temperature TEMP > OK
Generar la curva:
Main Menu > General Postproc > Path operations > Plot Path Item > On Graph >
Path ítems to be graphed > nombre del corte( corte1) > OK