AnÃ¡Lise Estrutural Com ANSYS Workbench (1)

2

ndices para catlogo sistemtico:

Anlise estrutural: Engenharia __________________

Elementos finitos: Engenharia __________________

Engenharia auxiliada por computador: Engenharia _______________

http://www.domingosdeazevedo.com/

mailto:[email protected]

ANSYS Workbench, Static Structural e Design Modeler so marcas

registradas da SAS IP, Inc. Autodesk Inventor marca registrada da Autodesk.

Outras marcas citadas so marcas registradas dos seus respectivos proprietrios.

Azevedo, Domingos Flvio de Oliveira. 1958 -

Anlise estrutural com Ansys Workbench: Static Structural / Domingos Flvio de Oliveira Azevedo.

Mogi das Cruzes: _____________, 2014. 78p. Bibliografia. ISBN: ___________________

1. Anlise estrutural 2. Elementos finitos 3.

Engenharia auxiliada por computador I. Ttulo.

CDD - _________________

3

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1: Quantidade de transistores de cada processador Intel ao longo do tempo. (Fora de escala). ......................................................................................... 10

Figura 2: Comparao entre a Lei de Moore e a real evoluo de processadores Intel ao longo do tempo. ............................................................................ 11

Figura 3: Evoluo anual da velocidade de processamento na ltima dcada do sculo XX. ................................................................................................... 12

Figura 4: Similaridade entre um objeto e uma mola carregados axialmente. ........... 16

Figura 5: Similaridade entre as equaes que determinam a fora de um objeto e uma mola carregada axialmente. ................................................................ 17

Figura 6: Deslocamentos e foras nas extremidades de uma mola. ........................ 17

Figura 7: Dois elementos ou molas em srie com rigidez, deslocamentos e foras diferentes. ................................................................................................... 17

Figura 8: Equao matricial do sistema de dois elementos em srie. ...................... 18

Figura 9: Objeto unidimensional nico com seus ns e grau de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19

Figura 10: Objeto bidimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19

Figura 11: Objeto tridimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19

Figura 12: Pea e conjunto de peas discretizadas, respectivamente. .................... 20

Figura 13: Grfico de Convergncia da tenso em funo do nmero de Ns (modificado). ............................................................................................... 21

Figura 14: Dados de fratura biaxial do ferro fundido cinzento, comparados a vrios critrios de falha. ......................................................................................... 23

Figura 15: Dados experimentais de trao superpostos a trs teorias de falha. ...... 24

Figura 16: Programas associativos e no associativos com o Ansys Workbench. . 39

Figura 17: Definies de pr-processamento e ps-processamento no Ansys. ....... 40

Figura 18: Objeto geomtrico definido com as condies de contorno esquerda e discretizada direita. .................................................................................. 41

Figura 19: Visualizao de resultados de tenso e de deslocamento em uma pea. .................................................................................................................... 41

Figura 20: Janela de boas vindas do Ansys Workbench. ......................................... 42

Figura 21: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. .......................................... 43

Figura 22: Importando uma geometria para a anlise. ............................................. 44

Figura 23: Localizando o arquivo da geometria. ....................................................... 44

Figura 24: Iniciando a interface de anlise. .............................................................. 45

Figura 25: Interface para a anlise estrutural. .......................................................... 45

Figura 26: Atribuio das condies de contorno. .................................................... 46

4

Figura 27: Acessando a biblioteca de materiais. ...................................................... 47

Figura 28: Interface da biblioteca de materiais (Engineering Data). ......................... 48

Figura 29: rea de materiais do tipo selecionado (Engineering Data). .................... 48

Figura 30: rea de propriedades do material (Engineering Data). ........................... 49

Figura 31: Seleo do material e retorno ao projeto. ............................................... 49

Figura 32: Atribuio do material na interface de simulao. ................................... 50

Figura 33: Interface do ambiente do Static Structural. ............................................. 51

Figura 34: Barras de menus e de ferramentas. ........................................................ 52

Figura 35: Barra de ferramentas padro detalhada. ................................................. 52

Figura 36: Barra de seleo de grupos detalhada. ................................................... 53

Figura 37: Barra de clculo para converso de unidades detalhada. ....................... 54

Figura 38: Barra de ferramentas grficas, detalhada. .............................................. 54

Figura 39: Atualizao da Barra de contexto............................................................ 55

Figura 40: Painel da rvore detalhada. .................................................................... 56

Figura 41: Painel de detalhes. .................................................................................. 57

Figura 42: Abas do Static Structural. ........................................................................ 59

Figura 43: Mechanical Application Wizard com as etapas de Simulao. ................ 60

Figura 44: Barra de status mostrando valores das entidades selecionadas. ........... 61

Figura 45: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. (20 - Repetida). ................ 61

Figura 46: Interface para a anlise estrutural. (24 - Repetida). ................................ 62

Figura 47: Na rvore aparecem as solues escolhidas. ......................................... 63

Figura 48: Definies necessrias do tipo de carregamento. ................................... 64

Figura 49: Verificao das etapas realizadas no Mechanical Application Wizard. ... 65

Figura 50: Resultados de malha e tenses apresentadas na janela grfica. ........... 65

Figura 51: Resultados de tenso de cisalhamento e deslocamento apresentados na janela grfica............................................................................................... 66

Figura 52: Resultados de fator e margem de segurana apresentados na janela grfica. ........................................................................................................ 66

Figura 53: Conjunto de pisto e biela de motor a combusto. ................................. 67

Figura 54: Lista de regies de contatos entre as peas do conjunto pisto e biela.. 67

Figura 55: Relao de peas do conjunto mostrada na rvore. ............................... 68

Figura 56: Condies de contorno aplicadas e apresentadas na janela grfica....... 69

Figura 57: Discretizao do conjunto. ...................................................................... 70

Figura 58: Processo de anlise sendo executado pelo programa. ........................... 70

Figura 59: Resultado de tenso von Mises do conjunto apresentado na janela grfica. ........................................................................................................ 71

5

Figura 60: Resultado de tenso von Mises do conjunto sem a visibilidade do pisto. .................................................................................................................... 72

Figura 61: Resultado de tenso von Mises visualizado com Iso Surfaces. .............. 72

Figura 62: Resultado de tenso de mximo cisalhamento do conjunto. .................. 72

Figura 63: Resultado de deformao do conjunto. ................................................... 73

Figura 64: Resultado de fator de segurana do conjunto. ........................................ 73

Figura 65: Aba do relatrio para definies de cabealho e outros detalhes. .......... 74

6

LISTA DE ILUSTRAES ............................................................................... 3

INTRODUO ................................................................................................. 8

BREVE HISTRICO ........................................................................................... 8

EVOLUO DE HARDWARE ................................................................................ 9

A ANLISE ESTRUTURAL ........................................................................... 15

O MTODO DE ELEMENTOS FINITOS ........................................................ 16

ETAPAS DO MTODO ............................................................................... 18

Pr-processamento ................................................................................. 18

A geometria e a Malha dos componentes ............................................... 19

Preparao da geometria ........................................................................ 22

Os Materiais dos componentes ............................................................... 22

CONDIES DE CONTORNO ...................................................................... 25

O QUE SO AS CONDIES DE CONTORNO? ..................................................... 25

CONSIDERAES INICIAIS SOBRE AS CONDIES DE CONTORNO ........................ 25

ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO .................................................... 25

A ANLISE ESTRUTURAL COM ANSYS WORKBENCH ............................ 27

CONDIES DE CONTORNO NO ANSYS WORKBENCH ........................................ 28

CONTATOS NO ANSYS WORKBENCH: ............................................................... 36

Tipos de contato ...................................................................................... 36

Bonded - Ligado ...................................................................................... 37

No separation - Sem separao .............................................................. 37

Frictionless - Sem atrito ........................................................................... 37

Rough - spero........................................................................................ 37

Frictional Com atrito .............................................................................. 37

ANLISE NO ANSYS WORKBENCH ........................................................... 39

INICIANDO O ANSYS WORKBENCH ........................................................... 42

ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO: ................................... 46

COMO ALTERAR O MATERIAL DAS PEAS NO ANSYS ......................... 47

7

INTERFACE DO AMBIENTE DE ANLISE ................................................... 51

DETALHAMENTO DAS REGIES DA INTERFACE .................................................. 52

Menus e Barras de Ferramentas ............................................................. 52

Painel da rvore ...................................................................................... 56

Painel de Detalhes................................................................................... 57

Janela Grfica ......................................................................................... 58

Abas da Janela Grfica (Opes do documento) .................................... 58

Janela Mechanical Application Wizard .................................................... 59

Barra de Status ........................................................................................ 61

EXEMPLO 1 ANALISE DE UMA PEA: .............................................................. 61

EXEMPLO 2 ANALISE DE UM CONJUNTO DE PEAS: ........................................ 67

VALIDAO DOS RESULTADOS ......................................................................... 74

REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................. 78

8

INTRODUO

O programa Ansys Workbench um dos vrios programas de anlises pelo

mtodo de elementos finitos existentes no mundo. Outros programas, por exemplo,

so: Abaqus, Comsol, MSC Software, Visual Nastran, Adina, Lisa, etc.

O Ansys Workbench se enquadra na categoria de programas de Engenharia

Auxiliada por Computadores (CAE), Computer Aided Engineering e tem a finalidade

de auxiliar o engenheiro nas decises de algumas das etapas do desenvolvimento

de projeto, em particular para o dimensionamento e a validao de projetos.

De maneira geral os programas de CAE permitem:

A reduo do custo e tempo necessrio no processo de

desenvolvimento do projeto, pois acelerado pela rapidez de anlise.

A otimizao coerente da pea ou conjunto antes da sua fabricao

reduzindo os custos associados ao material, manufatura e final.

A reduo da probabilidade de falha dos componentes, pois uma

eventual falha pode ser percebida antes de sua execuo.

O programa Ansys Workbench mostra os resultados graficamente na tela

permitindo identificao visual da geometria e resultados facilitando a interpretao

do que est ocorrendo na pea ou conjunto.

Breve Histrico

Segundo Robert D. Cook (1989 e 1994), citando outros autores, menciona

que a partir de 1906, pesquisadores sugeriram uma rede anloga para anlise de

tenso. O contnuo foi substitudo pelo padro regular de barras elsticas. As

propriedades das barras foram escolhidas de modo que causasse deslocamentos

das juntas para aproximar os deslocamentos do contnuo. O mtodo tentou

aproveitar os bem conhecidos mtodos de anlise estrutural. R. Courant parece ter

sido o primeiro a propor o mtodo de elementos finitos, como o conhecemos hoje.

Em uma palestra matemtica de 1941 e publicada em um artigo de 1943, o

matemtico Courant usou o princpio da energia potencial estacionria e descreveu

uma soluo de interpolao polinomial por partes sobre sub-regies triangulares

para estudar o problema de toro de Saint-Venant. O seu trabalho no foi notado

pelos engenheiros e o procedimento era impraticvel no momento, devido falta de

computadores digitais. Na dcada de 1950, o trabalho na indstria aeronutica,

introduziu o mtodo de elementos finitos (MEF) para a prtica dos engenheiros,

9

quando em 1953 na Boeing Airplane Company havia um grande problema para

resolver com 100 graus de liberdade. Um artigo clssico descreveu o trabalho com o

MEF que foi solicitado por uma necessidade de analisar asas tipo delta, que eram

muito curtas para ser confiveis e utilizar a teoria das barras. Traduo do autor. (1),

(2)

O nome "elemento finito" foi cunhado em 1960 por Ray W. Clough, professor

da University of California. Por volta de 1963 a validade matemtica do MEF foi

reconhecida e o mtodo foi expandido a partir de seu incio na anlise estrutural,

para incluir a transferncia de calor, o fluxo de guas subterrneas, campos

magnticos, e outras reas. O computador de propsito geral para uso dos

softwares de MEF comeou a aparecer no final da dcada de 1960 e incio de 1970.

Exemplos de softwares incluem o ANSYS, ASKA, e NASTRAN. Ao final da dcada

de 1980 os softwares estavam disponveis em microcomputadores, completos com

grficos coloridos, pr e ps-processadores. Em meados da dcada de 1990 cerca

de 40 mil artigos e livros sobre o mtodo e suas aplicaes haviam sido publicados.

Traduo do autor. (1), (2).

Evoluo de hardware

O aumento significativo da utilizao destes tipos de programas na execuo

de anlises se deve principalmente crescente velocidade de processamento dos

computadores nas ultimas dcadas e facilidade de acesso aos computadores pela

reduo de seu custo.

Segundo Budynas, entre os principais avanos na tecnologia

computacional tivemos a rpida expanso dos recursos de hardware

dos computadores, eficientes e precisas rotinas para resoluo de

matrizes, bem como computao grfica, para facilitar a visualizao

dos estgios de pr-processamento da construo do modelo, at

mesmo na gerao automtica de malha adaptativa e nos estgios

de ps-processamento de reviso dos resultados obtidos. (3)

Nos grficos a seguir mostram-se a evoluo dos processadores pelo

aumento da quantidade de transistores contidos em cada um, ao longo do tempo.

10

Figura 1: Quantidade de transistores de cada processador Intel ao longo do tempo.

(Fora de escala).

Sabe-se que a quantidade de transistores, entre outros fatores, influencia na

rapidez de processamento do computador e desta maneira aumenta sua capacidade

de resoluo de clculos mais rapidamente.

Em meados de 1965, o presidente da Intel, Gordon E. Moore fez sua citao

numa edio da revista Electronics Magazine, na qual a quantidade de transistores

nos chips aumentaria em 60%, pelo mesmo custo, a cada perodo de 18 meses na

dcada seguinte. Essa profecia acabou ganhando o nome de Lei de Moore. (4)

A previso de Moore se mostrou muito prxima da realidade dentro da

dcada seguinte, mas conforme mostra o grfico a seguir, ao longo das dcadas

posteriores a quantidade de transistores dobrou apenas cada 24 meses.

1 Bilho de transistores

I3, i5 e i7 - 2008 731 milhes de transistores

Haswell DEZ/2013

11

Figura 2: Comparao entre a Lei de Moore e a real evoluo de processadores

Intel ao longo do tempo.

Um dos principais problemas que impediu manter o ritmo de crescimento

sempre foi o calor gerado pelo processador, pois com a reduo de tamanho dos

transistores e estreitamento das trilhas, exige necessidade da dissipao deste

calor. Este problema tambm foi levantado por Moore na mesma entrevista para

Electronics Magazine.

Outros possveis problemas que fez reduzir o crescimento para 24 meses,

provavelmente, foi a necessidade de crescentes adaptaes do sistema de

produo dos processadores, o desenvolvimento de novas arquiteturas e o de

pesquisas em materiais adequados a produo de trilhas muito estreitas. Com a

nova gerao de processadores Intel Haswell so utilizadas trilhas de at 22nm de

espessura.

Os preos de cada processador teve ao longo do tempo uma grande reduo

junto com os demais componentes de computadores, devido a melhorias no

processo produtivo, aumento na produo e na demanda, mas o custo de

desenvolvimento tem aumentado significativamente, limitando o crescimento no

futuro prximo.

N

me

ro d

e t

ran

sis

tore

s e

m u

m c

ircuito

in

teg

rad

o Nmero de transistores dobrando a

cada 18 meses

Nmero de transistores dobrando a cada 24 meses

12

(3)

Figura 3: Evoluo anual da velocidade de processamento na ltima dcada do

sculo XX.

No mtodo de elementos finitos, toda estrutura subdividida em partes

denominadas elementos que so interligados por ns. A posio de cada um dos

ns de um elemento e os graus de liberdade que este ter para movimentao

extremamente relevante para os clculos realizados pelo software e quanto mais

ns existirem, maior ser a quantidade de clculos a serem realizados.

E a quantidade de ns depende diretamente da complexidade da estrutura e

pode ser de apenas algumas dezenas at algumas dezenas de milhares de ns ou

mais. Portanto, quanto mais complexa a estrutura, maior a quantidade de dados a

serem processada pelo computador e mais demorada a obteno de resultados.

A utilizao do mtodo de elementos finitos se faz atravs de softwares que

exigem muito do hardware do computador, seja em processamento de dados, seja

em armazenamento de informaes, quanto em processamento de imagens. Esta

dependncia que os softwares de MEF (Mtodo de Elementos Finitos) tm da

configurao fsica dos computadores e do alto custo dos computadores retardou

sua utilizao mais intensa para segunda metade do sculo XX.

Ao longo da segunda metade do sculo XX os computadores se

desenvolveram bastante e seus preos reduziram, possibilitando que a utilizao do

mtodo se tornasse vivel com a fundao de empresas especializadas que

desenvolveram softwares de MEF.

Fre

qu

ncia

de

pro

cessam

ento

(MH

z)

13

Em 1963, a empresa MSC (MacNeal Schelender Company) fundada e

utilizando o software SADSAM (anlise estrutural por simulao digital de mtodos

analgicos), que foi desenvolvido especificamente para a indstria aeroespacial e

em 1965, a MSC foi envolvida fortemente com a NASA (National Aeronautics and

Space Administration) desenvolvendo o software NASTRAN. A MSC a

desenvolvedora do software Adams de simulao esttica e dinmica.

Em 1970, fundada a ANSYS (Analysis Systems Incorporated) para

desenvolvimento de softwares para uso de MEF em anlise estrutural, sendo uma

das maiores empresas do ramo.

Fundada em 1975, a Computers and Structures, Inc. (CSI) desenvolveu

diversos softwares para anlises estruturais, inclusive o SAP2000 software muito

utilizado na engenharia civil.

Em 1978, a HKS Inc. desenvolve o programa Abaqus para anlise estrutural e

em 2005 adquirida pela Dassault Systemes, empresa desenvolvedora dos

softwares de desenho Catia para aeronutica e Solid Works para desenhos em

geral.

Atualmente grande quantidade de empresas desenvolvem softwares que

utilizam o mtodo.

A anlise por elementos finitos que, originalmente foi desenvolvida para

slidos, atualmente utilizada tambm na mecnica dos fludos, transferncia de

calor, magnetismo, acstica, etc.

Existem softwares especializados em um tipo especifico de tarefa ou anlise,

e softwares multifsicos que permitem combinar anlises de tipos diferentes, por

exemplo, anlise de tenses e de transferncia de calor ou anlise magntica e de

transferncia de calor, entre diversos outros tipos de combinaes.

As principais vantagens do mtodo dos elementos finitos sobre o clculo pelo

mtodo analtico so as seguintes:

Componentes com geometria complexa podem ser analisados,

independente de sua complexidade, diferente do que ocorre com o

clculo analtico que limitado a resoluo apenas de geometrias

simples.

Componentes de diferentes formas e tamanhos podem ser associados

formando uma geometria complexa e serem analisados considerando-se

tambm o comportamento pelo contato entre os componentes.

14

Possibilidade de anlise de componentes sobrepostos que possuam

propriedades fsicas diferentes.

O mtodo pode ser todo formulado matricialmente, facilitando sua

implementao computacional.

Na maioria dos casos com o auxlio dos softwares de CAE os resultados

so obtidos rapidamente e boa aproximao com o mtodo analtico.

Podem-se criar vrios modelos de anlise cada um destes com uma

condio em especial, permitindo assim uma verificao mais ampla das

condies de funcionamento de um componente ou conjunto de

componentes.

Podem-se aprimorar as formas geomtricas de componentes e assim

reduzir quantidade de material e peso, reduzindo assim, o custo final de

um conjunto sem o detrimento do desempenho.

Em casos mais crticos, quando um componente submetido cargas

cclicas que podem causar sua fadiga, pode-se prever a vida til pela

quantidade de ciclos calculada pelo software.

15

A ANLISE ESTRUTURAL

A anlise estrutural provavelmente a mais comum das

aplicaes do mtodo de elementos finitos. O termo estrutural (ou

estrutura) implica no s estruturas de engenharia civil como pontes

e prdios, mas tambm naval, aeronutica, estruturas mecnicas,

cascos de navios, corpos de aeronaves, casas de mquinas, bem

como componentes mecnicos como pistes, peas de mquinas e

ferramentas. Traduo do autor, (5).

Existem vrios tipos de anlises estruturais, entre estes os mais comuns so:

anlise esttica, modal, harmnica, dinmica transiente, etc. O presente trabalho se

restringir aplicao do MEF em anlise estrutural esttica.

A anlise estrutural esttica calcula os efeitos de condies de carregamento

esttico na estrutura, ignorando efeitos de inrcia e amortecimento, tais como

aquelas causadas por cargas que variam em funo do tempo. A anlise esttica

pode, entretanto, incluir cargas de inrcia esttica, como a acelerao gravitacional

ou a velocidade rotacional.

A anlise esttica pode ser usada para determinar os deslocamentos,

tenses, deformaes especficas e foras nas estruturas ou componentes

causadas por cargas que no induzem significantes efeitos de inrcia ou

amortecimento. Assume-se que os carregamentos estticos e respostas so

aplicados lentamente em relao ao tempo. Os tipos de carregamentos que podem

ser aplicados em anlise esttica incluem:

Foras e presses aplicadas externamente;

Foras inerciais estticas (como gravidade ou velocidade rotacional);

Imposio de deslocamentos diferentes de zero;

A anlise esttica pode ser linear ou no linear. Todos os tipos de no

linearidades so permitidos, por exemplo, grandes deformaes, plasticidade,

tenso de rigidez, elementos hiper-elsticos e assim por diante.

Alm dos carregamentos estticos, ou seja, que no variam com o tempo,

pode-se aplicar cargas estticas que so repetitivamente retiradas totalmente ou

parcialmente e criam ciclos de tenses ao longo do tempo de maneira pulsante,

variada ou alternada. Sabe-se que tais variaes cclicas de tenses causam fadiga

nos materiais e falhas catastrficas, mesmo quando as tenses so bem menores

que os limites para condies puramente estticas.

16

O MTODO DE ELEMENTOS FINITOS

Os programas de anlises se utilizam das informaes existentes nos

arquivos dos desenhos feitos em programas de auxilio ao desenho com o

computador (CAD) para definir os domnios da geometria, entre outras coisas, mas

principalmente, simular a utilizao peas ou conjuntos nas condies de utilizao.

Alguns programas como o Ansys tambm permitem que o desenho seja feito no

prprio programa.

Esta geometria da pea, que originalmente contnua, subdividida pelo

programa de anlise, em pequenos elementos, em uma quantidade finita, mantendo

estes elementos interligados por ns, formando aquilo que denominamos malha,

este processo chama-se Discretizao. E desta diviso da geometria em

elementos que surgiu o termo anlise pelo mtodo de elementos finitos, pois

diferente do mtodo analtico que utiliza infinitas partes.

Na anlise estrutural com MEF (Mtodo de Elementos Finitos) cada um dos

elementos interpretado como uma mola que possui rigidez e tamanho

predeterminado. Vide figura a seguir.

Figura 4: Similaridade entre um objeto e uma mola carregados axialmente.

17

Portanto:

Figura 5: Similaridade entre as equaes que determinam a fora de um objeto e

uma mola carregada axialmente.

Cada um dos elementos analisado como se fosse uma mola e contribui para

a formao das matrizes nos termos de carregamento, deslocamento e rigidez.

Sendo que a rigidez depende das propriedades do material e geometria da pea.

Vide figura abaixo.

Figura 6: Deslocamentos e foras nas extremidades de uma mola.

O conjunto dos elementos atravs dos ns comuns a eles formam a matriz

global, com dois elementos, os ns de cada elemento e um grau de liberdade. Vide

figura a seguir.

Figura 7: Dois elementos ou molas em srie com rigidez, deslocamentos e foras

diferentes.

18

As condies de contorno globais (carga e apoios) so aplicadas aos ns.

Figura 8: Equao matricial do sistema de dois elementos em srie.

Aps discretizar a geometria, o programa poder ento, durante a anlise

montar a equao matricial com os vetores e matriz de rigidez para calcular o

deslocamento de cada um dos ns e as tenses naqueles pontos. Quando um n de

elemento tiver mais de um grau de liberdade torna-se necessrio o clculo para

cada grau de liberdade. Vide o trabalho Clculo de matrizes para elementos finitos.

A discretizao pode ser feita pelo Ansys Workbench ou por outros softwares

especficos para isto, como o Hipermesh ou Patran.

A forma dos elementos depender da geometria e das configuraes

estabelecidas pelo usurio no software.

ETAPAS DO MTODO

A anlise pelo mtodo de elementos finitos se divide em trs etapas distintas

so elas: o pr-processamento, processamento (ou anlise propriamente) e ps-

processamento.

No pr-processamento se deve definir: a geometria, tipo de anlise, malha,

propriedades dos materiais e condies de contorno.

No processamento (ou anlise) se deve definir (configurar) o tipo de anlise

desejada (utilizando equaes lineares ou no lineares, e outras configuraes) para

obter os deslocamentos nodais.

No ps-processamento se podem obter os resultados tais como, tenses,

fluxo de calor, convergncia, fatores de segurana, etc.

Pr-processamento

Denomina-se pr-processamento todas as definies estabelecidas antes da

simulao que determinam o que ser analisado e em que condio ser feita a

anlise.

19

Na anlise estrutural com MEF, o pr-processamento inclui a definio da

geometria das peas, os materiais, a malha e as condies de contorno.

A geometria e a Malha dos componentes

Dependendo software utilizado para anlise pode-se ter objetos

unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Na grande maioria dos

softwares mais recentes trabalham-se objetos de superfcie que so bidimensionais

ou slidos, que so objetos tridimensionais.

Aos objetos unidimensionais se permite um grau de liberdade e

bidimensionais se permitem trs graus de liberdade de movimentao para cada n

de cada elemento, enquanto que objetos tridimensionais at seis graus. Elemento

a menor parte da geometria que dividida compe a malha e n aquele que une

cada elemento e pode tambm, eventualmente estar sobre este.

Figura 9: Objeto unidimensional nico com seus ns e grau de liberdade de um

destes.

Figura 10: Objeto bidimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um

destes.

Figura 11: Objeto tridimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um

destes.

Objeto bidimensional

N

N

N

Elemento

NN

Objeto unidimensional

N

N N

N

NN

Elemento Objeto tridimensional

20

Os ns estaro sempre localizados nas extremidades das arestas e

eventualmente sobre as arestas ou faces do elemento.

A formao da malha se denomina discretizao e na anlise estrutural

compreende a subdiviso dos objetos sejam peas ou conjuntos de peas em

pequenas partes denominados elementos e dos respectivos ns interligando-os.

Aps a discretizao tornam-se conhecidas as quantidades e tipos de elementos e

ns.

A discretizao com a definio de forma, tamanho, posio e quantidade de

elementos pode ser determinada pelo usurio do software, executada por um

software especfico para esta funo ou pelo prprio software que realizar a

anlise.

As formas e tamanhos de cada elemento podem ser iguais ou diferentes,

dependendo da geometria do modelo. As formas mais comuns de elementos so

barras para unidimensionais, triangular e quadrilateral para bidimensionais e para os

elementos tridimensionais as formas; piramidal, tetradrica e hexadrica.

Figura 12: Pea e conjunto de peas discretizadas, respectivamente.

Na figura anterior pode-se ver esquerda a malha em uma pea formada por

605 elementos e 1 337 ns, e direita na figura pode-se ver a malha em um

conjunto de peas formada por 10 094 elementos e 17 529 ns. Em ambos os casos

os elementos so tetradricos.

Os clculos estruturais podem ser feitos por mtodos numricos, como o

caso do mtodo dos elementos finitos ou por mtodos analticos. Sabe-se que com o

mtodo analtico se obtm resultados exatos de tenso ou deformao, por

exemplo, mas invivel quando se tem geometrias complexas, interao de

21

Grfico de Convergncia

0

50

100

150

200

250

300

350

0

10

00

20

00

30

00

40

00

50

00

60

00

70

00

80

00

90

00

10

00

0

11

00

0

12

00

0

13

00

0

14

00

0

15

00

0

Nmero de Ns

Tenso (

MP

a)

MEF

Exata

Linear

(Exata)

materiais diferentes, etc., pois o seu clculo demais complexo e demorado quando

possvel execut-lo.

Os clculos feitos com o mtodo dos elementos finitos sero realizados pelo

software para cada n do modelo, portanto, quanto maior a quantidade de ns,

maior a quantidade de clculos a serem feitos, ou seja, maior quantidade de

processamentos a serem feitos pelo computador e consequentemente, maior tempo

para que software apresente os resultados da anlise.

Ento, razovel pensar que quanto menor a quantidade de ns no modelo

melhor, pois o tempo de espera do usurio para que se tenham os resultados ser

menor. Entretanto, quando h grande quantidade de ns a aproximao entre

resultados apresentados dos valores obtidos pelo mtodo analtico ser maior. Vide

figura a seguir.

Figura 13: Grfico de Convergncia da tenso em funo do nmero de Ns (modificado).

Fonte: Alves, 2003 (6).

Tendo-se em conta ambos os aspectos deve-se ponderar sobre as

caractersticas especificas de cada modelo, antes de decidir qual a melhor estratgia

de simulao a ser adotada.

Modelos com elementos maiores diminuem a quantidade total de ns e

tambm diminuem a exatido, se nas regies crticas do modelo, onde se tem

valores extremos de tenso, houver pouca quantidade de ns.

22

Preparao da geometria

Uma maneira de reduzir a quantidade de ns da malha e consequentemente

o tempo necessrio de processamento a preparao do modelo para anlise. A

esta preparao do modelo que incluem o seu exame crtico do componente ou

conjunto.

Em um modelo de pea, avaliam - se as caractersticas da pea, a seguir

possvel remover toda caracterstica de pouca influncia na anlise, se estiver

posicionada distante dos locais de tenso extrema, e assim reduzir o tempo de

processamento na anlise, sem que os resultados sejam comprometidos.

O mesmo se aplica em modelos de conjunto de peas montadas para anlise,

avaliam - se os tipos de componentes e o local onde estaro colocados. Se os

componentes estiverem posicionados distantes dos locais de tenso extrema,

provavelmente eles podem ser suprimidos da anlise, sem que os resultados sejam

afetados significativamente.

Os Materiais dos componentes

As propriedades do material definem as caractersticas estruturais de cada

componente para uma simulao. E cada simulao pode ter um conjunto diferente

de materiais para qualquer componente.

Atualmente, os softwares oferecem uma grande quantidade de opes de

materiais em suas bibliotecas, alm de permitir que sejam acrescentados novos

materiais ou alterem suas propriedades.

As propriedades mais importantes na anlise estrutural so o mdulo de

Young (mdulo de elasticidade), o coeficiente de Poisson e os limites elsticos e de

resistncia do material.

A definio dos materiais das peas importante para a anlise porque cada

material e tipo de material tero suas propriedades mecnicas caractersticas.

As caractersticas geomtricas de cada componente e sua funo mecnica

no conjunto que pertence geralmente, determinam as propriedades mecnicas

necessrias e consequentemente, o tipo de material, os processos de fabricao e

os tratamentos trmicos necessrios para obt-lo.

23

Para todos os casos a maioria dos softwares pressupe que nenhuma das

propriedades varia com a temperatura, com tempo ou com o volume do

componente.

Materiais frgeis como o concreto, vidro, ferro fundido, por exemplo,

necessitaro de solues adequadas a este tipo de material. Que considere a o fato

de que em sua maioria estes materiais possuem caractaristicas no uniformes e,

portanto, deve-se utilizar a teoria de mximo cisalhamento, Coulomb-Mohr ou de

Mohr modificada, para obter resultados que assegurem o desempenho dos

componentes sem falha quando submetidos a tenses e mantendo o menor volume

possvel de material e outros aspectos econmicos. Vide figuras a seguir.

Figura 14: Dados de fratura biaxial do ferro fundido cinzento, comparados a vrios

critrios de falha.

Fonte: Dowling, N. E. (1993) apud Norton, 2006 (7).

Materiais do tipo dctil tero comportamento uniforme, ou seja, o limite de

escoamento tanto na trao, quanto na compresso ser igual. Desta maneira,

quando submetidos a tenses, as solues mais adequadas sero aquelas que

24

utilizem a teoria da Energia de Distoro de von Mises e de mximo cisalhamento.

Vide figura a seguir.

Figura 15: Dados experimentais de trao superpostos a trs teorias de falha.

Fonte: Dowling, N. E. (1993) apud Norton, 2006 (7).

Elipse de energia de distoro

25

CONDIES DE CONTORNO

O que so as condies de contorno?

Na anlise estrutural as condies de contorno so os carregamentos, as

restries, cargas de corpos, tipos de contatos, etc. Ao se definir uma pea ou

conjunto de peas montadas para anlise, existem vrias consideraes e

procedimentos que devem ser feitos que sejam preparatrias para anlise

denominadas, condies de contorno.

Estas condies de contorno so fatores que influenciam o comportamento

dos modelos de anlise, alterando os resultados e devem ser atribudos pelo usurio

do software.

Consideraes iniciais sobre as condies de contorno

As condies de contorno so imprescindveis para a anlise e fazem parte

do pr-processamento, assim como, a geometria, o material de cada componente e

a malha.

Tanto quanto o ps-processamento, onde se avalia os resultados obtidos, o

pr-processamento e em especial as condies de contorno exigem do engenheiro

amplo estudo da pea ou conjunto de peas e como estes interagem ou so

afetados pelas foras, apoios e outros fatores que influenciem sua resistncia e

desempenho para a funo a que se destinam.

Quanto mais prximas ou exatas forem aplicadas as condies de contorno

das reais condies de trabalho da pea ou conjunto, mais confiveis sero os

resultados obtidos na anlise.

Atribuio das condies de contorno

Avaliar quais so as cargas que hajem sobre componentes, a direo, sentido

e intensidade. E tambm, quais so e onde estaro localizados os apoios, bem

como, os tipos de contato entre os componentes de um conjunto so extremamente

importantes para obter resultados confiveis.

Vale lembrar que o software de MEF se comporta como uma simples

calculadora, ou seja, os resultados obtidos dependem das informaes que recebe.

Simplificando: se entra lixo, sai lixo.

Ao engenheiro cabe definir exatamente quais as condies de contorno

adequadas anlise (condies de contorno), pois os resultados dependem

26

diretamente destas condies, se necessrio deve-se preparar vrios modelos de

anlise para que seja possvel avaliar os resultados.

Avaliando-se como ir trabalhar a pea ou conjunto de peas deve-se, no

software, atribuir cargas e apoios que mais se aproximem as condies reais de

trabalho. Para isto, devem-se conhecer as ferramentas disponveis existentes do

software e para distinguir a aplicao de cada uma delas.

Os carregamentos e apoios (restries) podem, conforme a geometria da

pea, serem aplicados em vrtices (pontos), faces planas ou cilndricas.

As cargas de corpos (acelerao, rotao ou acelerao da gravidade) so

aplicadas em todas as peas ou corpos.

27

A ANLISE ESTRUTURAL COM ANSYS WORKBENCH

As etapas de procedimento para anlise com Ansys Workbench so as

seguintes:

Inicia-se o Ansys Workbench e cria-se a geometria ou seleciona-se o

arquivo que contm a geometria da pea ou conjunto a ser analisado.

Acessando (Engineering Data) onde se encontram os materiais

definidos para o projeto e depois a biblioteca de materiais do Ansys,

escolhem-se quais os materiais dentre aqueles disponveis faro parte

da anlise ou cria-se um material diferente daqueles existentes

atribuindo as suas propriedades.

Retorna-se a rea de projeto e acessa-se no ambiente de simulao,

Static Structural.

Neste ambiente, escolhem-se as solues conforme o tipo de material,

se dctil ou frgil. O usurio deve manualmente, selecionar as

solues desejadas e colocar os tipos de solues mais comuns para

este tipo de material.

Aplicam-se as restries (apoios) e carregamentos adequados nos

locais desejados.

Estabelece as condies de formao da malha e anlise.

Soluciona-se o modelo de anlise e avaliam-se os resultados obtidos.

O programa pode no realizar a anlise por motivos tais como: M formao

dos elementos (devido geralmente aos erros geomtricos), insuficiente espao em

disco ou memria RAM, informaes insuficientes para as condies de contorno ou

quando no forem definidas as solues desejadas.

28

Condies de contorno no Ansys Workbench

Especificamente no ambiente do Static Structural para anlise estrutural do

software Ansys Worbench pode-se atribuir as seguintes condies:

MALHA Em detalhes da malha pode-se configurar como a malha deve ser

criada e tem efeito sobre todos os corpos da anlise. Vide configuraes na tabela.

Tabela 1: Tipos de configuraes em detalhes da malha

Controle Valores / Opes Padro / Tipo de especificao

Relevance (Relevncia)

De -100 +100 Padro automtico com ajuste de

relevncia.

Sizing (Dimensionamento)

Funo avanada de dimensionamento

Padro desligado

Centro de relevncia Grossa (padro), mdia e fina.

Tamanho do elemento Zero (Padro) ou a especificar

Fonte do tamanho inicial Conjunto ativo, Completo ou pea base.

Suavizao Grossa, mdia (padro) e fina.

Transio Rpida (padro) ou lenta.

ngulo de expanso Grossa (padro), mdia e fina.

Inflation (Inflao)

Uso automtico de inflao Desligado (padro), Controlado pelo

programa ou todas as faces na seleo nomeada escolhida.

Relao de Transio 0,272 (padro) ou qualquer valor entre

zero e 1.

Mximo de camadas 5 (padro) ou qualquer valor maior que 1.

Taxa de crescimento 1,2 (padro) ou entre 1 e 5.

Algoritmo de inflao Pr (padro) ou ps.

Opes avanadas de visualizao

No (padro) ou Sim.

29

Controle Valores / Opes Padro / Tipo de especificao

Patch Conforming Options (Opes do caminho de conformao)

Discretizador triangular de superfcie

Controlado pelo programa (padro) ou frente de avano.

Advanced (Avanado)

Verificao de forma Padro mecnico ou Agressivo mecnico.

Ns intermedirios dos elementos

Controlado pelo programa (padro), Verter ou manter.

Elementos em lados retos No (padro) ou Sim.

Nmero de tentativas Zero (padro) ou qualquer valor entre -1 a

4.

Tentativas extras para conjuntos

Sim (padro) ou no.

Comportamento de corpo rgido

Dimensionalmente reduzido (Automtico).

Transformao de malha Desabilitado (padro) ou habilitado.

Defeaturing (Descaracterizao)

Tolerncia de Poro Definido pelo usurio

Gerar pores na atualizao No (padro) ou Sim.

Descaracterizao baseada em malha automtica

Ligada (padro) ou desligada.

Tolerncia de descaracterizao

Zero (padro) ou qualquer valor maior

Statistics (Estatsticas)

Ns e elementos Quantidades

Mtrica da malha Desligada (padro), Qualidade do

elemento, Relao de aspecto e vrios outros.

Alm das configuraes gerais da malha podem-se acrescentar algum outro

tipo de controle de malha em um local em especial e adequ-la a necessidade

atravs de Mesh Control na barra de contexto. Vide a seguir tabela com os tipos de

configuraes possveis.

30

Tabela 2: Tipos de configuraes da malha no menu Mesh Control

Opes para Malha Local de aplicao

Controle Valores / Opes Padro / Tipo de

especificao

Method (Mtodo automtico)

Todos os corpos

Escopo Mtodo de escopo

Seleo de geometria (padro) ou seleo

nomeada.

Geometria Peas inteiras

Definio

Suprimida No (padro) ou Sim.

Mtodo Automtico

Ns intermedirios dos elementos

Usar configurao global (padro),

Verter ou manter.

Mesh Group (Grupo de malha)

Corpos ou partes

? ? Atribudo pelo usurio.

Sizing (Dimensionamento)

Todos os corpos

Escopo

Mtodo de escopo Seleo de geometria (padro) ou seleo

nomeada.

Geometria Vrtices, Arestas, Faces

ou Peas inteiras.

Definio


Tipo

Tamanho do elemento (padro), Nmero de divises ou esfera de

influncia.

Tamanho do elemento

Padro (0) ou qualquer tamanho maior que

zero.

Comportamento Suave ou forado

Contact Sizing (Dimensionamento

de contato) Conjuntos

Escopo Regio de contato Regio de contato: Vrtices, Arestas ou

Faces.

Definio


Tipo Tamanho do elemento

(padro) ou Relevncia.

Tamanho do elemento

Usurio define qualquer tamanho maior que

zero.

Refinament (Refinamento)

Vrtices, Arestas ou

Faces

Escopo Mtodo de escopo Seleo de geometria

Geometria Atribudo pelo usurio.

Definio


Refinamento De 1 a 3 atribudo pelo

usurio.

31



especificao

Mapped Face Meshing

(Discretizao mapeada de face)

Faces

Escopo Mtodo de escopo


nomeada.

Geometria Atribudo pelo usurio.

Definio


Restrio de fronteira

No (padro) ou Sim.

Avanada

Especificar lados Vrtices atribudos pelo

usurio.

Especificar cantos Vrtices atribudos pelo

usurio.

Especificar finais Vrtices atribudos pelo

usurio.

Match Control (Controle de incio)

Arestas e Faces

Escopo

Seleo de geometria alta

Arestas ou faces atribudas pelo usurio.

Seleo de geometria baixa

Arestas ou faces atribudas pelo usurio.

Definio


Transformao Cclica (padro) ou

arbitrria

Eixo de rotao Sistema global de

coordenadas

Controle de mensagens

No (automtico)

Pinch (Fisgar) Vrtices,

Arestas ou Faces

Escopo

Seleo de geometria mestre

Vrtices, Arestas, Faces atribudas pelo usurio.

Seleo de geometria escrava

Vrtices ou Arestas, atribudas pelo usurio.

Definio


Tolerncia Atribuda pelo usurio

Mtodo de escopo Manual

Componente para fisgar

Pr (automtico) ou Ps

Inflation (Inflao) Faces ou corpos

Escopo

Mtodo de escopo Seleo de geometria (padro) ou seleo

nomeada.

Geometria Faces ou corpos

atribudos pelo usurio.

Definio Suprimida No (padro) ou Sim.

32



especificao

Escopo de mtodo de fronteira


nomeada.

Fronteira Arestas selecionadas

pelo usurio.

Opo de Inflao

Transio suave (padro), Espessura

total ou primeira camada da espessura.

Taxa de transio 0,272 (padro) ou de 0 a

1.

Mxima quantidade de camadas

5 (padro) ou de 1 e 1000.

Taxa de crescimento

1,2 (padro) ou 0,1 a 5.

Algoritmo de Inflao

Pr (automtico)

CARREGAMENTOS - A anlise estrutural esttica determina os

deslocamentos, tenses, deformaes e foras em estruturas ou componentes

causadas por cargas que no induzem inrcia significativa e efeitos de

amortecimento. Condies de carga e resposta estveis so assumidas, isto , as

cargas e as respostas da estrutura so assumidas variam lentamente com respeito

ao tempo. A carga estrutural esttica pode ser realizada utilizando o ANSYS ou

solucionador Samcef. Os tipos de carga que podem ser aplicadas em uma anlise

esttica incluem:

Foras e presses aplicadas externamente;

Foras inerciais no estado de equilbrio (como a gravidade ou a

velocidade de rotao);

Deslocamentos impostos (diferente de zero);

Temperaturas (para tenso trmica).

33

Vide os tipos de carregamentos e suas configuraes na tabela a seguir.

Tabela 3: Tipos de carregamento e suas configuraes

Tipos de carregamento

Geometria de aplicao

Tipo temporal

Definio Deve-se especificar

Pressure (Presso) Faces Esttico ou harmnico

Normal, Vetor ou

componentes

A geometria de aplicao (Local) e Intensidade

Pipe Pressure (Presso de tubulao)

Apenas Linhas

Esttico ou harmnico

Vetor A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e

magnitude.

Hidrostatic Pressure (Presso

hidrosttica) Faces Esttico

Vetor ou componentes

A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e

magnitude da acelerao do fludo e

Densidade do fludo.

Force (Fora) Vrtices,

arestas ou faces

Esttico ou harmnico



magnitude.

Remote Force (Fora Remota)

Vrtices, arestas ou

faces Esttico



magnitude.

Bearing Load (Carga de

rolamento)

Faces cilndricas

Esttico ou harmnico



magnitude.

Bolt Pretension (Pr-carga de

parafuso)

Faces cilndricas ou

corpos Esttico

Carga, ajuste ou aberto.

A geometria de aplicao (Local) e Magnitude para carga, deformao para

ajuste ou aberto.

Moment (Momento)

Vrtices, arestas ou

faces

Esttico ou harmnico



magnitude.

Generalized Plane Strain

(Deformao generalizada de

plano)

Todos os Corpos

(Apenas 2D) Esttico

Momento ou rotao

Referncia em X e Y

A geometria de aplicao Todos os Corpos, Direo

de rotao, sentido e magnitude.

Line Pressure (Linha de Presso)

Arestas Esttico Vetor ou

componentes


magnitude.

Thermal Condition (Condio trmica)

Corpos Esttico Temperatura Magnitude constante, tabelada ou funo.

Pipe Temperature (Temperatura de

tubulao)

Apenas linhas de corpos

Esttico Temperatura

Magnitude constante, tabelada ou funo.

Carregamento interno ou externo.

34

Tipos de carregamento

Geometria de aplicao

Tipo temporal


Joint Load (Carga de junta)

Apenas entre corpos

Apenas para anlise

transiente ou dinmica

Carga cinemtica

Seleo da junta e magnitude

Fluid solid interface (Interface

slida de fluido) Apenas faces

Apenas para anlise fludo dinmica ou

trmica.

------- Seleo de interfaces

Detonation Point (Ponto de

detonao)

Apenas pontos

Apenas para Dinmica Explcita

Atravs de material

explosivo

Coordenadas X, Y e Z do ponto

RESTRIES Existem vrias opes para restringir estruturas disponveis

no programa. Estas restries so apoios da estrutura que reagiro aos

carregamentos impostos.

A correta definio de apoios ter grande importncia sobre os resultados a

serem obtidos, portanto, estudar como representar os apoios da estrutura utilizando

as opes disponveis no programa, muito importante. Vide Tabela 4.

Destacam-se: Apoio fixo, Apoio sem atrito, Apoio apenas compresso e

Apoio cilndrico, que so muito utilizados.

O apoio fixo restringe integralmente o local de aplicao retirando todas as

possibilidades de movimentao, sendo equivalente ao apoio de engastamento visto

na disciplina de resistncia de materiais.

O apoio sem atrito utilizado para evitar que uma face plana ou curva mova-

se na direo normal. Em outras direes a estrutura no ser restringida.

O apoio apenas compresso no restringe as faces selecionadas quando

tracionadas.

O apoio cilndrico permite restringir ou liberar movimentos nas direes radial,

axial ou tangencial de faces cilndricas, e combinaes destas opes. Nota: se

nenhuma destas opes estiver livre, o apoio se comportar como fixo. Este tipo de

restrio muito utilizado em mecnica para representar apoios de mancais.

35

Tabela 4: Tipos de restries e suas caractersticas

Tipos de Restries

Locais de aplicao

Tipo temporal


Fixed Support (Apoio Fixo)

Vrtices, arestas ou

faces Esttico


A geometria de aplicao (Local)

Displacement (Atribuir

deslocamento)

Vrtices, arestas ou

faces

Esttico ou harmnico

Componentes e ngulo de

Fase

Deslocamento de cada uma das componentes (X, Y e Z) e tambm o ngulo de Fase

para harmnico.

Remote Displacement

(Deslocamento Remoto)

Vrtices, arestas ou

faces

Esttico ou harmnico

Componentes e ngulo

de Fase para harmnico

Deslocamento de cada uma das componentes (X, Y e Z) e tambm o ngulo de Fase

para harmnico.

Velocity (Velocidade)

Vrtices, arestas, faces ou corpos

Esttico ou harmnico



magnitude.

Impedance Boundary

(Fronteira de Impedncia)

Faces (Apenas para

Dinmica Explicita)

Esttico Valores

A geometria de aplicao (Local), Impedncia do Material, Velocidade e Presso de referncia.

Frictionless support (Apoio

sem Atrito) Faces

Esttico ou harmnico

Apoio sem atrito em

faces


Compression Only Support

(Apoio apenas compresso)

Faces Esttico Apoio apenas

compresso


Cylindrical Support (Apoio

Cilndrico)

Faces cilndricas

Esttico Apoio

cilndrico

A geometria de aplicao (Local) e entre Radial, Axial e Tangencial quais destes

so livres ou fixos.

Simply Supported

(Apoio Simples)

Apenas arestas ou vrtices de superfcies

Esttico Apoio com

rotao A geometria de aplicao

(Local)

Fixed Rotation (Fixao contra

Rotao)

Apenas faces,

arestas ou vrtices de superfcies

Esttico Apoio contra

rotao

A geometria de aplicao (Local) e entre Radial, Axial e Tangencial quais destes

so livres ou fixos.

Elastic Support (Apoio elstico)

Faces Esttico Apoio

elstico A geometria de aplicao (Local) e Rigidez do local.

36

Tabela 5: Tipos de cargas inerciais de corpos e suas caractersticas

Tipos de Cargas

Locais de aplicao

Tipo temporal


Acelerao Todos os

corpos Esttico Acelerao Direo, sentido e magnitude.

Acelerao da gravidade

Todos os corpos

Esttico Acelerao da

gravidade

Acelerao em uma das direes (X, Y e Z) e se

negativo ou positivo.

Velocidade Rotacional

Todos os corpos

Esttico Vetor ou

componentes

A geometria de aplicao (Local), magnitude e eixo para vetor e tambm posio para

componentes.

Contatos no Ansys Workbench:

Na anlise estrutural de conjuntos h mais uma configurao nas condies

de contorno ser definida pelo usurio, esta configurao o contato entre as

peas. E de todas as condies de contorno existentes aplicadas a um conjunto de

peas, aquilo que mais influencia os resultados obtidos o tipo de contato.

Quando o conjunto inserido ou atualizado no ambiente do Static Structural

do Ansys Worckbench automaticamente os contatos entre as peas so inferidos, se

no for configurado de outra maneira, estaro Bonded (Colados). possvel aplicar

contatos manualmente seja entre faces, seja entre arestas ou ainda de pontos de

solda (Spot Welds).

Os contatos podem ser configurados para que sejam detectados por uma

distncia mnima de proximidade atribuindo-se um valor de distncia ou por

relevncia de -100 a +100, sendo -100 correspondente a maior distncia e +100

menor distncia. Tambm possvel configurar se os contatos devem ser

Face/Face, Face/Aresta ou Aresta/Aresta e qual a prioridade para deteco

automtica.

Tipos de contato

No Ansys Workbench existem diferenas nas opes de contato e

determinam como os corpos podem se mover em relao ao outro. A maioria desses

tipos s se aplica a regies de contato formadas por faces. Os tipos so: Bonded

(Ligado ou colado), No separation (Sem separao), Frictionless (Sem atrito), Rough

(spero) e Frictional (Com atrito).

37

Bonded - Ligado

Esta a configurao padro para regies de contato, sempre que se inicia o

Static Structural (Ambiente de anlise estrutural) de um conjunto de peas, este tipo

automaticamente inferido. Se as regies de contato so ligadas, em seguida,

nenhum deslizamento ou separao entre as faces ou arestas permitido. Imagina-

se a regio como colada. Este tipo de contato permite uma soluo linear j que o

contato comprimento / rea no mudar durante a aplicao da carga. Se o contato

for determinado com o modelo matemtico, eventuais lacunas sero fechadas e

qualquer penetrao inicial ser ignorada.

No separation - Sem separao

Esta opo de contato semelhante ao caso ligado. Ele s se aplica s

regies de faces. A separao das faces em contato no permitida, mas pequenas

quantidades de atrito de deslizamento podem ocorrer ao longo de faces de contato.

Frictionless - Sem atrito

Esta a opo padro de anlise de contato unilateral, ou seja, a presso

normal igual a zero se a separao ocorre. S se aplica s regies de faces.

Assim, as lacunas podem formar-se entre os corpos, dependendo da carga. Esta

soluo no linear porque as reas de contato podem ser alteradas conforme a

carga aplicada. Um coeficiente zero de atrito assumido, permitindo correr livre. O

modelo deve ser bem restrito ao usar essa opo de contato. Molas fracas (Weak

springs) so adicionadas ao conjunto para ajudar a estabilizar o modelo a fim de

alcanar uma soluo razovel.

Rough - spero

Semelhante opo de atrito, esta opo de atrito spero perfeitamente

adequada a modelos onde no h deslizamento. S se aplica s regies de faces.

Por padro, nenhum fechamento automtico das lacunas realizado. Este caso

corresponde a um coeficiente de atrito infinito entre os corpos em contato.

Frictional Com atrito

Nesta opo, o contato entre duas faces pode carregar tenses de

cisalhamento at certa magnitude atravs de sua interface antes de comear a

deslizar em relao ao outro. S se aplica s regies de faces. Este estado

conhecido como "aderente". O modelo define uma tenso equivalente de

cisalhamento em que se desliza pela face comea como uma frao da presso de

38

contato. Uma vez que a tenso de cisalhamento excedida, as duas faces vo

deslizar em relao outra. O coeficiente de atrito pode ser qualquer valor no

negativo.

39

ANLISE NO ANSYS WORKBENCH

Para se utilizar das ferramentas para anlise existentes no ambiente Static

Structural do Ansys imprescindvel que se tenha um desenho de computador

pronto que pode ser feito no prprio Ansys ou feito em qualquer um dos programas

que o Ansys consiga obter informaes do arquivo. Os tipos de arquivos que o

Ansys consegue ler so aqueles feitos nos programas mostrados na figura abaixo,

ou seja, UG, Parasolid, Acis, SolidWorks, Catia, Solid Edge, Mechanical Desktop e

Autodesk Inventor.

Os programas podem ser associativos ou no associativos com o Ansys. Os

Programas associativos so:

Inventor R5.3, R6, 2014

Mechanical Desktop (v5 ou v6)

Pro/ENGINEER (Creo)

Solid Edge v12 e 14

SolidWorks 2001+, 2014

Unigraphics v18/NX

Design Modeler/AGP 8

Programas No-Associativos:

CATIA v4

CATIA v5 (R2 R10)

Parasolid (14.1)

ACIS (10.0)

IGES r 4.0, 5.2, 5.3

Figura 16: Programas associativos e no associativos com o Ansys

Workbench.

A vantagem de utilizao de programas associativos que os programas se

comunicam entre si podendo trocar informaes para sua atualizao instantnea,

ou seja, alm de entender as mudanas de geometria da pea, o Ansys tambm

pode importar outras informaes, tais como material, por exemplo, ou enviar

informaes para a melhoria da pea alterando forma, material, etc.

Desenhos feitos no prprio Ansys no Design Modeler, ou seja, naturais do

Ansys possuem a vantagem de serem mais bem compreendidos no momento da

40

anlise e facilmente alterados, embora desenhos complexos sejam mais difceis de

serem desenhados no Ansys, que em softwares especializados em desenho.

Aps acessar o ambiente de anlise do Static Structural do Ansys podem-se

iniciar as definies necessrias para a simulao da pea ou conjunto de peas,

outra opo para iniciar o Ansys automaticamente com os programas associativos

citados atravs do prprio programa de desenho e ir direto para o ambiente de

anlise.

Na figura abaixo, so mostradas no painel da rvore (Outline) as definies

relativas anlise do projeto da pea anterior, note-se que o processamento no

visvel em Outline, pois esta etapa um procedimento interno do software no clculo

das solues requisitadas pelo usurio.

Figura 17: Definies de pr-processamento e ps-processamento no Ansys.

Pr-Processamento

(Ps-processamento)

41

Nas figuras a seguir, se tem esquerda as condies de contorno de uma

pea com apoios e carga aplicada nos furos e a direita a mesma pea com a malha

discretizada automaticamente pelo programa ANSYS.

Figura 18: Objeto geomtrico definido com as condies de contorno esquerda e

discretizada direita.

Nas figuras abaixo, se tem um exemplo de resultados da anlise estrutural,

onde esquerda mostrada a pea colorida, representando a variao de tenso

nesta, tendo ao lado na legenda, uma barra colorida mostrando a correspondncia

entre as cores e a variao de tenso na pea.

direita mostrada a mesma pea e a deformao sofrida em decorrncia

das condies de contorno e da elasticidade do material da pea.

Figura 19: Visualizao de resultados de tenso e de deslocamento em uma pea.

42

INICIANDO O ANSYS WORKBENCH

Nas verses recentes so mais de 20 possibilidades de simulao, enquanto

que nas verses mais antigas como a V8 existiam apenas anlise trmica e

estrutural esttica.

Ao iniciar o Ansys Workbench abre-se a interface do projeto e uma janela

orientando como iniciar um novo projeto nesta verso ou acessar os tutoriais, vide

figura a seguir.

Figura 20: Janela de boas vindas do Ansys Workbench.

O texto da janela diz o seguinte:

1. Selecione o sistema de anlise desejado a partir da Toolbox ( esquerda),

arraste-o para o Project Schematic ( direita) e solte dentro do retngulo

que aparecer destacado.

2. Com o boto direito do mouse na clula de geometria para criar uma nova

geometria ou importao geometria existente.

3. Continue a trabalhar atravs do sistema a partir de cima para baixo. Com

o boto direito do mouse e selecione Editar em uma clula para iniciar a

aplicao adequada e definir os detalhes para anlise da pea.

Quando voc completar cada tarefa, uma marca de seleo verde

exibida na clula, o que indica que voc pode avanar para a prxima clula.

O ANSYS Workbench transfere automaticamente os dados entre as clulas.

43

Quando voc selecionar Salvar (a partir da janela do ANSYS Workbench ou

em um aplicativo), todo o projeto salvo.

Voc pode conectar os sistemas para criar projetos mais complexos.

Para mais informaes, consulte Trabalhando em ANSYS Workbench.

Nota: Para iniciar um tipo de anlise pode-se dar duplo clique sobre

aquele selecionado em vez de arrast-lo para o retngulo.

Exemplo com anlise estrutural (Static Structural):

Seleciona-se Static Structural e arrasta-se para o retngulo ou d-se

duplo clique sobre Static Structural.

Figura 21: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench.

Aps deve-se selecionar ou desenhar a geometria (pea ou conjunto),

neste exemplo ser utilizado uma geometria pronta (pea). Para isto, clica-se

como boto direito do mouse sobre geometria e seleciona-se Import

Geometry > Browse... Vide figura a seguir.

44

Figura 22: Importando uma geometria para a anlise.

Localiza-se o arquivo da pea ou conjunto a ser utilizado na simulao

e clica-se em abrir, conforme mostrado na figura a seguir.

Figura 23: Localizando o arquivo da geometria.

O ambiente de simulao pode ser iniciado clicando-se sobre Model,

Setup, Solution ou Results com o boto direito do mouse na opo Edit.

Vide figura a seguir.

45

Figura 24: Iniciando a interface de anlise.

O ambiente de simulao estrutural iniciado e a pea ou conjunto

mostrado na janela grfica. Vide figura a seguir.

Figura 25: Interface para a anlise estrutural.

Como se podem perceber na figura anterior, vrias novas ferramentas

esto disponveis nesta verso. Resume-se a seguir algumas informaes

importantes para melhor compreenso desta interface.

46

As definies das condies de contorno (cargas, restries, etc.) so

realizadas a partir de Static Structural (A5)) em Outline a partir das

ferramentas da barra de contexto e da rea de detalhes.

Tambm em Static Structural (A5)) foi acrescentado Analysis

Settings que permite ao usurio configurar a anlise a partir da rea

de detalhes.

As definies de solues devem ser inseridas a partir de Solution

(A6) em Outline uma uma a partir das opes da barra de

contexto.

Tambm em Solution (A6) foi acrescentado Solution Information

que resume as informaes relacionadas as solues, tais como,

utilizao de hardware, configuraes que foram utilizadas para a

soluo.

Ao iniciar o ambiente atribudo automaticamente Ao Estrutural

(Structural Steel) como material da pea(s) e se for necessrio alterar,

deve-se acrescentar o material a partir da janela do projeto (janela

inicial que continuar aberta) em Engineering Data > Edit. Mais

detalhes sobre este procedimento esto descritos adiante.

ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO:

A atribuio das condies de contorno (Inerciais, Cargas, Restries,

etc.) se faz a partir dos menus da barra de contexto. Ao aplicar as condies

o programa mostra na pea o local de aplicao e atribui um rtulo alfabtico.

Ao selecionar Static Structural sero mostradas todas as condies existentes

na pea e aparecer uma legenda alfabtica com a identificao de cada

uma. Vide figura a seguir.

Figura 26: Atribuio das condies de contorno.

47

COMO ALTERAR O MATERIAL DAS PEAS NO ANSYS

Ao iniciar o ambiente atribudo automaticamente Ao Estrutural

(Structural Steel) como material da pea(s) e se for necessrio alterar, deve-

se acrescentar o material a partir da janela do projeto (janela inicial que

continuar aberta) em Engineering Data > Edit com o boto direito. Ao

realizar este procedimento aparecem as vrias janelas como mostradas na

figura a seguir.

Figura 27: Acessando a biblioteca de materiais.

Clicando com o boto direito sobre o campo mostrado na figura anterior

aparece a opo Engineering Data Sources (Fonte de Dados de

Engenharia) que a biblioteca de materiais disponveis no programa nesta

verso.

Nota: Podem-se acrescentar novos materiais tambm esta biblioteca,

conhecendo-se as propriedades destes.

A janela de projeto estar dividida em vrias reas, cada uma delas

tem uma funo ou informao, so elas: Barra de Menus (Menu bar), Barra

de Ferramentas (ToolBar), Caixa de Ferramentas (ToolBox), Painel de Fonte

de Dados de Engenharia (Engineering Data Sources), Painel de Destaques

(Outline Pane), Painel de Propriedades (Properties Pane), Painel Tabela da

propriedade (Table Pane) e Painel Grfico da propriedade (Chart Pane). Vide

figura a seguir.

48

Figura 28: Interface da biblioteca de materiais (Engineering Data).

Ao selecionar no Painel de Fonte de Dados de Engenharia

(Engineering Data Sources) o tipo de material segundo suas caractersticas,

por exemplo, Material de uso geral (General Materials), no Painel de

propriedades sero listados os materiais do tipo. Vide figura a seguir.

Figura 29: rea de materiais do tipo selecionado (Engineering Data).

Lista de Tipos de materiais conforme caractersticas

Lista de materiais do tipo selecionado

Tabela da propriedade

Propriedades do material selecionado

Grfico da Propriedade

Caixa de Ferramentas

Barra de menus

Barra de Ferramentas

49

Ao selecionar um material as propriedades deste sero mostradas logo

abaixo. Vide figura a seguir.

Figura 30: rea de propriedades do material (Engineering Data).

Aps selecionar o material clicando na coluna B ou C do material. Vide

figura a seguir. Dever aparecer uma imagem de livro nesta coluna. E depois

se clica em Return to Project.

Figura 31: Seleo do material e retorno ao projeto.

50

Na janela da anlise ir aparecer o novo material ser atribudo

pea. Vide figura a seguir. necessrio clicar no nome da pea ver os

detalhes da pea abaixo e para atribuir o novo material.

Figura 32: Atribuio do material na interface de simulao.

51

Simulation Wizard

Painel de Detalhes da rvore

Painel da

rvore

Menus e Barras de Ferramentas

Janela Grfica

Abas de Opes do Documento Barra de Status

INTERFACE DO AMBIENTE DE ANLISE

Na interface do ambiente do Static Structural existem regies distintas,

conforme mostrado na figura a seguir, nessas regies se tem opes diferentes para

executar procedimentos especficos.

Os Menus e Barras de Ferramentas oferecem acesso a recursos de

configurao do programa, visualizao do modelo, seleo de entidades grficas,

seleo de peas por nome e atualizao do modelo.

Figura 33: Interface do ambiente do Static Structural.

No Painel da rvore so mostrados todos os modelos de simulao

existentes e nestes modelos as suas peas, tambm so mostradas suas definies

de pr e ps processamento, ou seja, malha, materiais, reas de contato entre as

peas, condies de contorno e solues desejadas.

No Painel de Detalhes da rvore so mostrados todos os detalhes do item

selecionado no Painel da rvore, possibilitando alterao ou definio daquele item.

Na Janela Grfica, podem ser mostradas: a geometria, as condies de

contorno, os resultados da simulao, alm de prvias de impresso e relatrio da

simulao.

Na janela Simulation Wizard se tem opes de orientao para montagem da

simulao. Esta janela pode ou no ser mostrada conforme especificao do

usurio.

52

Nas Abas do Documento se pode alternar a janela grfica entre geometria,

prvias de impresso e relatrio da simulao.

Na Barra de Status so mostradas as configuraes de unidade de medidas,

alm de mostrar as medidas de uma determinada entidade quando selecionada, por

exemplo, comprimento, rea, volume.

Detalhamento das Regies da Interface

Menus e Barras de Ferramentas

Na regio superior de interface do Static Structural detalhadamente tm-se os

menus e barras de ferramentas. Conforme mostrado na figura abaixo.

Figura 34: Barras de menus e de ferramentas.

Na figura abaixo aparece a Barra de Ferramentas Padro detalhada.

Figura 35: Barra de ferramentas padro detalhada.

Os cones mostrados na Barra Padro oferecem as seguintes opes:

Clicando em Simulation Wizard habilita ou no a janela de auxilio

simulao.

O cone Gerador de Objetos permite criar temporariamente objetos simples

em anlise de conjuntos.

Simulation Wizard Criar Plano de Seo

Comentrio

Planilha

Gerador Mostrar Erros Resolver

Figura

Rtulo

Grfico / Tabela

Inform. Seleo

Barra de Menus Principal

Barra de ferramentas de Contexto

Barra de ferramentas Padro

Barra de ferramentas Grficas

Barra de ferramentas Grficas de contorno

Barra de ferramentas com Seleo de Grupo

53

Criar um grupo Selecionar itens do grupo Suprimir ou Habilitar grupo

Nome do Grupo, alternar entre os grupos Controle de Visibilidade de itens

O cone Comentrio, quando clicado, faz abrir uma janela para se inserir um

comentrio uma pea ou qualquer outro item selecionado no Painel da rvore, que

aparecer quando selecionado e tambm no Relatrio da Simulao.

Com o cone Informao de Seleo pode-se visualizar informaes

principais do o objeto selecionado.

Clicando no cone Criar plano de seo podem-se seccionar objetos e

visualiz-los internamente, inclusive com resultados.

O cone Grfico / Tabela cria um grfico ou tabela do item selecionado.

O cone Resolver inicia imediatamente a resoluo da simulao predefinida.

Clicando em Figura o programa insere no Painel da rvore uma imagem

capturada do item ativo na rvore possibilitando tambm a sua visualizao no

Relatrio de Simulao ou captura a imagem ativa da Janela Grfica permitindo

salvamento em arquivo para utilizao em outros programas, por exemplo, Paint,

Word, etc.

Com cone Rtulo habilitado pode-se anexar uma informao em um local

especfico da geometria.

O cone Mostrar Erros habilita a janela de mensagens e mostra lista com

erros encontrados, que podem ser erros geomtricos, de gerao da malha ou de

anlise.

A Planilha apresenta-lhe informaes sobre objetos na rvore em forma de

tabelas, grficos e texto, complementando, assim, a ver os detalhes.

A barra de ferramentas para Seleo de Grupos, mostrada na figura abaixo,

permite especificar as peas, faces ou arestas para formao de um grupo, nomear

este grupo, habilitar ou suprimir, controlar a visualizao de peas do grupo.

Figura 36: Barra de seleo de grupos detalhada.

54

Direo

Rtulo

Box / Simples

Filtro de Seleo

Ajuste

Manipulao

Aramado

Olhar Para Janelas

Adjacente

Seleo de tipo Seleo Quantidade e

unidade Base

Converso da quantidade e Seleo de unidade

Para criao de um grupo de peas, por exemplo, necessrio primeiro

selecionar as peas e depois clicar no cone Criar um Grupo. Obs. Ser necessrio

nomear este grupo.

Com a Barra de clculo para Converso de unidades possvel converter

valores de uma unidade de medida para outra unidade equivalente. Vide figura

abaixo.

Figura 37: Barra de clculo para converso de unidades detalhada.

Na figura abaixo aparece o detalhamento da Barra de Ferramentas Grficas.

Figura 38: Barra de ferramentas grficas, detalhada.

O cone Adjacente, que aparece inativo na figura anterior, permite

acrescentar entidades adjacentes uma entidade selecionada da pea ou a prpria

pea.

O cone Direo no executa uma atividade especifica se clicado, ele apenas

mostra se esta ativa ou no a seleo de uma entidade Face ou aresta de uma pea

para a definio de direo e sentido.

O cone Box / Simples permite alternar entre os dois mtodos de seleo, ou

seja, selecionar uma entidade simples clicando sobre elas ou todas as entidades

dentro de uma caixa.

O cone Ajuste, quando clicado, coloca todas as peas existentes e ativas do

modelo visveis e ajustadas na Janela Grfica.

O cone Aramado, quando clicado, muda o tipo de Janela Grfica mostrando

apenas as arestas das peas do modelo.

55

Quando clicado o cone Rtulo, permite que os rtulos que aparecem

indicando as condies de contorno, por exemplo, possam ser re-posicionados,

arrastando-os para um outro local da pea.

Os cones do Filtro de Seleo preestabelecem o tipo de entidades que

sero selecionadas para definir contato, foras, apoios, etc.

Os cones de manipulao possibilitam selecionar o tipo de movimentao

visual das peas na Janela Grfica, posicionado, rotacionando, etc.

O cone Olhar Para, permite a visualizao de uma face que j estiver

selecionada, centralizada e frente na Janela Grfica.

O cone Janelas permite a organizao e controle da quantidade de Janelas

Grficas ativas.

A barra de ferramentas de Contexto tem seu contedo alterado sempre que

um item diferente da rvore selecionado, disponibilizando as ferramentas

relacionadas a este item. Vide figura abaixo.

Figura 39: Atualizao da Barra de contexto.

A Barra de Ferramentas de Contexto atualizada dependendo do item selecionado

no Painel da rvore (Outline)

56

Painel da rvore

No Painel da rvore existem vrias pastas cada uma contendo as definies

relativas quele tpico. Estas pastas esto contidas na pasta Project e referem-se

ao projeto ativo. Na pasta Project est a pasta, Model, dentro da pasta Model

encontra-se a pasta Static Structural e dentro desta, a pasta Solution.

Figura 40: Painel da rvore detalhada.

Cada uma das pastas dependente das definies contidas nelas.

Na pasta Model (Modelo) aparece a geometria da pea ou conjunto a ser

analisado e tambm a Mesh (Malha), que a discretizao da geometria, alm

destes contm a pasta Static Structural (Anlise Esttica) que deve ter todas as

condies de contorno para efetuar a anlise.

Dentro da pasta Static Structural est a pasta Solution (Soluo) que deve

conter as solues desejadas para a anlise da geometria.

Detalhes de Contorno

Resultados Desejados

Modelo de Anlise

Projeto de Anlise

Malha

Condies de Contorno

Soluo

Detalhes da Geometria: Peas

57

A seleo na rvore define o que deve ser mostrado na

rea abaixo

Os campos em cinza no podem ser alterados pelo projetista

Algumas opes podem ser oferecidas ao projetista na forma de menus.

Alguns detalhes, tais como a geometria deve ser selecionada

pelo projetista.

Painel de Detalhes

Depois de estabelecidas a geometria, as condies de contorno, materiais e

solues desejadas, pode-se verificar ou definir detalhes do modelo da anlise,

seleciona-se o item desejado e aparecero no Painel de detalhes da rvore todos os

detalhes relativos quele item. Vide figura abaixo.

Figura 41: Painel de detalhes.

Quando se altera a seleo na rvore, detalhes daquele item sero

mostrados, os detalhes mostrados em campos cinza no podem ser modificados,

mas os demais itens podem ser alterados, alguns destes itens referem-se a

entidades que devem ser selecionadas, por exemplo, superfcies de apoio, como

mostrado na figura acima.

Outros itens que necessitam de entrada de informaes so; valores de fora,

presso, etc. que complementam as condies de contorno, o campo para entrar

com estes valores denominado Magnitude.

Se um item da soluo (Solution) selecionado na rvore sero mostrados: a

quantidade entidades analisadas, o tipo de definio ou resultado estabelecido e os

resultados numricos; mximo e mnimo.

58

Se a Mesh (Malha) for selecionada na rvore, ser mostrado o tipo de mtodo

utilizado para obt-la e a quantidade de ns e elementos gerados.

Se o item Geometria for selecionado na rvore, sero mostrados os detalhes

relativos pea ou conjunto de peas da anlise, tais como, localizao do arquivo,

propriedades de massa e volume, quantidade de peas e muitas outras informaes.

Se uma pea em especial for selecionada na rvore sero mostradas

informaes relacionadas apenas a esta pea, tais como, propriedades grficas

(visibilidade, transparncia e cor), definies de material, propriedades de material,

etc.

Janela Grfica

Na janela grfica so mostrados alm da geometria das peas da anlise,

tambm as condies de contorno ou os resultados, correspondente ao item que

estiver selecionado na rvore ou a aba do documento. Durante a exibio da

imagem da geometria possvel interagir com a vista movendo, rotacionando,

aumentando ou reduzindo sua visualizao, tambm se pode selecionar arestas,

superfcies ou corpos para defini-los como referncias de apoios ou cargas.

Abas da Janela Grfica (Opes do documento)

Existem trs abas do documento que se selecionadas podem mostrar na

janela grfica informaes diversas, so elas; Geometry, Print Preview e Report

Preview.

Com a aba Geometry selecionada so mostradas alm da geometria, as

condies de contorno e resultados conforme combinao de seleo na rvore.

Com a aba Print Preview selecionada possvel ver como ser impressa a imagem

da janela grfica. Com a aba Report Preview selecionada possvel estabelecer

como o relatrio da anlise ser montado, quais itens devem aparecer e quais itens

no devem aparecer, posio das figuras, etc.

59

Figura 42: Abas do Static Structural.

Janela Mechanical Application Wizard

A janela Mechanical Application Wizard auxilia a execuo da anlise

indicando ao projetista onde esto as ferramentas e a ordem em que devem

preferencialmente ser feitos os procedimentos antes da anlise. Vide figura a seguir.

60

Etapas Requeridas

Verificar Material

Inserir Cargas

Inserir Apoios

Inserir Resultados Desejados

Resolver

Ver Resultados

Ver Relatrio

Figura 43: Mechanical Application Wizard com as etapas de Simulao.

Ao selecionar um item no Mechanical Application Wizard indicado na

interface onde se localizam as ferramentas para executar aquele procedimento.

Ao iniciar o Static Structural a janela Mechanical Application Wizard iniciada

automaticamente, se na ltima que foi utilizado estava habilitada.

61

rea da superfcie Comprimento da Aresta

Barra de Status

Na Barra de Status podem ser mostrados os valores das reas de superfcie,

comprimentos, etc. das entidades selecionadas. Vide figura a seguir.

Figura 44: Barra de status mostrando valores das entidades selecionadas.

Exemplo 1 Analise de uma pea:

Para iniciar a anlise de uma pea ou conjunto, procede-se conforme descrito

a seguir.

1. - Iniciar o Ansys Workbench.

2. - Arrastar Static Structural do Toolbox para a rea direita para criar

um novo projeto de anlise. Vide figura a seguir.

Figura 45: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. (20 - Repetida).

62

3. Clicar com boto direito sobre Engineering Data e em Edit e

depois acessar a biblioteca de materiais.

4. - Encontram-se e selecionam-se os materiais desejados e volta-se ao

projeto.

5. - Para encontrar um arquivo de pea existente no computador, clica-se

com boto direito em Geometry e depois em Import Geometry

localiza-se o arquivo de desenho que se deseja analisar e clica-se

abrir.

6. Depois se clica com boto direito em uma das outras clulas abaixo,

por exemplo, Setup, Model ou Results e na opo Edit, para iniciar o

ambiente de anlise.

7. O ambiente de simulao ento iniciado conforme mostrado na figura

a seguir. Neste ambiente seleciona-se o material a ser utilizado foi

e

Documents

AnÃ¡Lise Estrutural Com ANSYS Workbench (1)