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Curso Introdutório ao Ansys
Davi Barbosa
Diorge Lima
Ramo Estudantil UFPA Tucuruí
Análise estrutural de torre de transmissão autoportante 500 kV da
linha Tucuruí-Xingu utilizando o método de elementos finitos
Davi B. C. da Silva
Jéssica Laina M. e Silva
M.Sc. Wellington S. Fonseca
Eng. Adry Kleber F. de Lima
Ramo Estudantil UFPA Tucuruí
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Estima-se que a demanda de consumo de energia aumentará consideravelmente no país, conforme o Plano Nacional de Energia 2030 divulgado pelo Ministério de Minas e Energia. Assim, com a finalidade de acompanhar as mudanças no cenário nacional, surge a necessidade de aperfeiçoar as técnicas de transmissão de energia. Na Amazônia, região Norte do país, caracterizada pelo potencial de geração de energia elétrica, produzida principalmente por usinas hidroelétricas, verifica-se um amplo espaço para pesquisas e estudos nas áreas tecnológicas relacionadas a este aspecto.
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A realização de um sistema sólido e eficaz de transmissão de energia elétrica implica em estudos visando o aprimoramento das torres observando as questões ambientais, sobretudo aquelas referentes ao desmatamento, que se tornam um fator considerável na execução de obras no setor elétrico nacional. Tendo em vista a análise do respectivo assunto, no presente trabalho se faz a abordagem de uma das estruturas de torres utilizadas na região Norte, visando melhorias que venham causar menor impacto ambiental e concomitantemente buscando inovações tecnológicas que reflitam no fator econômico.
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Deste modo, para haver a escolha do melhor conjunto de fatores técnicos, cujos resultados são os mais satisfatórios à execução do projeto é imprescindível a modelagem destas torres utilizando-se métodos numéricos que possam retratar a realidade com a maior precisão. Para isso opta-se por utilizar software baseado no método de elementos finitos objetivando modelar a estrutura de torre de transmissão auto-portante 500 kV da linha Tucuruí-Xingu, analisando o comportamento de tais estruturas submetidas as ações do vento, destacando também avaliação de intempéries e as questões ambientais locais.
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Sistema Interligado Nacional
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Forma arbitrária modelada usando elementos quadrados (41 e 192 elementos)
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Etapas da análise no MEF
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Etapas da análise no MEF
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Elemento de viga utilizado na modelagem da torre (BEAM188)
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Propriedades do material e das seçõesMódulo de elasticidade 206 GPa
Coeficiente de Poisson 0,25
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Estrutura analisada
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Árvore de carregamentos
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Propriedades para cada módulo
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Deslocamento máximo
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Reações nos apoios
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Propriedades dos elementos
Introdução
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Pré-processamento Processamento Pós-processamento
Introdução
O problema é definido e
preparado para ser resolvido
A solução numérica do
problema físico é obtida
A solução obtida é preparada para
avaliar os resultados
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Exemplo 3
Pré-processamento Processamento Pós-processamento
Observar os modos de vibração do perfil.
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A asa é feita de polietileno de baixa densidade com um módulo de elasticidade (E) de 38x10³ psi, coeficiente de Poisson de 0.3, e uma densidade de 8.3x10-5 lbf(sec2/in4)-1
Exemplo 3
Observar os modos de vibração do perfil.
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Assumir que o lado da asa conectado ao avião está completamente fixo em todos os graus de liberdade (engastado). A asa é sólida e as propriedades do material são constantes e isotrópicas.
Uma modelagem sólida é usada para gerar o modelo 2D da seção transversal da asa. Cria-se então uma malha razoável e realiza-se a extrusão da seção-transversal em um modelo 3D sólido que irá ser automaticamente discretizado.
Adicionalmente, a malha usada neste exemplo será bastante groseira para o tipo de elemento usado, apenas para fins didáticos.
Exemplo 3
Observar os modos de vibração do perfil.
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A.Menu de Utilidades (Utility Menu)
B.Menu Principal (Main Menu)*Preprocessor *Solution*General Postprocessor
C.Barra de Ferramentas (Toolbar)
D.Janela de Entrada (Input Window)
E. Janela Gráfica (Graphics Window)
A
B
C
D
E
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Importação da geometria
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Read Input from...
C:\Arquivos de Programas\Ansys Inc\V110\ANSYS\data\models\wing.inp
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Preferences
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Structural
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Preprocessor
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Material props
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Material Models
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Structural2 Linear3 Elastic4 Isotropic
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
38000 = 38x10³ Psi0.3
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Densidade
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Propriedades do material
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
8.3e-5 = lbf(sec2/in4)-1
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Definição do elemento
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Element Type
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Definição do elemento
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Add/Edit/Delete
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Definição do elemento
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Add...
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Definição do elemento
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Ramo Estudantil UFPA Tucuruí
Definição do elemento
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Meshing
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
MeshTool
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
0.25
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
A malha utilizada está bastante grosseira, mas deve-se lembrar, conforme comentado no início, que esta modelagem possui fins didáticos.
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Modeling
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Operate
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Elem Ext Opts
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
2 SOLID45
10
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Extrude2 Areas3 By XYZ Offset
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
0 0 10
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Definição da malha
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Select2 Entities...
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
ElementsBy Attributes
Elem type num
Min,Max,Inc
Unselect
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
NodesBy Location
Z coordinates
From Full
0
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Loads2 Define Loads3 Apply4 Structural5 Displacement6 On nodes
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Carregamentos
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
NodesBy Num/Pick
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Solution2 Analysis Type3 New Analysis
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Analysis Options
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Block Lanczos
5
5
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Tipo de análise
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Solução
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Solve2 Current LS
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Solução
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Solução
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 General Postproc2 Results Summary
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Read Results2 First set
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
1 Plot Ctrls2 Animate3 Mode shape...
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Ajustes do vídeo gerado
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Para os outrosmodos:1 Read Results2 Next set
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Resultados
Exemplo 3Pré-processamento
Processamento
Pós-processamento
Ajustes do vídeo gerado
Muito obrigado!
Davi Barbosa
Diorge Lima
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