Apostila ANSYS Workbench

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  • Apostila de treinamento ANSYS Workbench

  • Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevdo

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    SUMRIO APOSTILA DE TREINAMENTO ANSYS WORKBENCH ............................................................................. 1 SUMRIO .............................................................................................................................................................. 2 INTRODUO ...................................................................................................................................................... 3 TELA INICIAL DO ANSYS WORKBENCH ..................................................................................................... 7 AMBIENTE DE ANLISE DESIGN SIMULATION ..................................................................................... 9

    DETALHAMENTO DAS REGIES DA INTERFACE................................................................................................ 13 Menus e Barras de Ferramentas ............................................................................................................ 13 Painel da rvore ........................................................................................................................................ 16 Painel de Detalhes .................................................................................................................................... 17 Janela Grfica............................................................................................................................................ 18 Abas do Documento ................................................................................................................................. 18 Janela Simulation Wizard ........................................................................................................................ 19 Barra de Status.......................................................................................................................................... 20

    EXEMPLO 1 ANALISE DE UMA PEA: ............................................................................................................. 21 ANLISE ............................................................................................................................................................ 26 EXEMPLO 2 ANALISE DE UM CONJUNTO DE PEAS: .................................................................................... 29

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    Introduo O programa Ansys um dos vrios programas de anlises pelo mtodo de

    elementos finitos existentes no mundo. Outros programas, por exemplo, so: Algor, Ideas, Abaqus, Visual Nastran, etc.

    A anlise por elementos finitos que originalmente foi desenvolvida para slidos, atualmente utilizada tambm na mecnica dos fludos, transferncia de calor, magnetismo, etc.

    A utilizao destes programas se justifica quando a geometria das peas complexa ou se tem a interao de materiais diferentes, pois o mtodo usado pelo computador o mtodo numrico e no o mtodo analtico.

    O mtodo numrico realiza mais rapidamente, os clculos do que uma pessoa com sua calculadora.

    O programa mostra os resultados graficamente na tela permitindo identificao visual da geometria e resultados facilitando a interpretao do que est ocorrendo na pea ou conjunto.

    O processo de desenvolvimento do projeto acelerado pelaa rapidez de anlise que possibilita a otimizao coerente da pea ou conjunto antes da sua fabricao.

    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 a estes pela sua reduo de custo.

    Os programas de anlises se utilizam das informaes existentes nos arquivos dos desenhos feitos em computador (CAD) para saber, entre outras coisas, a geometria das peas. 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 em elementos que surgiu o termo anlise pelo mtodo de elementos finitos.

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    Cada um dos elementos interpretado como uma mola que possui rigidez e tamanho predeterminado. Vide figura a seguir.

    Portanto:

    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.

    O conjunto dos elementos atravs dos ns comuns eles formam a matriz global, com dois elementos, dois ns cada elemento e um grau de liberdade. Vide figura abaixo.

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

    , ,

    , similar to

    F l EA lEAF l F kxl

    = = =

    = =

    1 1 2 2 1

    2 2 2 2

    F K K K UF K K U

    + =

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    O programa calcula o deslocamento de cada um dos ns e as tenses naquele ponto.

    O tempo de processamento para obterem-se os resultados depende diretamente da quantidade de ns e elementos existentes. Quanto maior a quantidade de ns e elementos, maior o tempo para o computador mostrar os resultados.

    A anlise se divide em trs etapas distintas so elas: o pr-processamento, soluo e ps-processamento.

    No pr-processamento se deve definir: a geometria, tipo de anlise, malha, propriedades dos materiais e condies de contorno.

    Na soluo se deve definir o tipo de soluo desejada (equaes lineares ou no lineares) para se obter os deslocamentos nodais.

    No ps-processamento se podem obter outros tipos de resultados tais como, tenses, fluxo de calor, convergncia, fatores de segurana, etc.

    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 e insuficientes informaes para as condies de contorno.

    Na figuras abaixo, 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 8.0.

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    Definies: Pr - Processamento

    Definies: Soluo e Ps-processamento

    Definio de Material Pr - Processamento

    Na figura abaixo, so mostradas as definies relativas anlise do projeto da pea anterior.

    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.

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    Criar um novo Projeto

    Opes

    Abre um projeto existente

    Tela inicial do Ansys Workbench Ao iniciar o programa Ansys Workbench a tela mostrada na figura abaixo

    deve aparecer mostrando algumas opes para criar um novo projeto de anlise so elas: 1 Conectar com o desenho atualmente aberto e ao programa de CAD no Computador, 2 Conectar com o arquivo de desenho no computador ou na rede e 3 No conectar para que o desenho seja feito no prprio Ansys.

    Clicando em Open na existent project (Abrir um projeto existente) aparecem as pastas que contm arquivos de projeto (*.wbdb) workbench data base, aps selecionar a pasta que se desejada abrir, pode-se clicar em Open. Vide figura abaixo.

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    O Ansys Workbench possui trs ambientes funcionais diferentes que esto interligados associativamente, ou seja, podem fornecer instantaneamente informaes para os outros ambientes so eles: o Design Simulation, o Design Modeler e o Design Xplorer.

    No ambiente do Design Simulation, se podem realizar as anlises de peas ou conjuntos de peas, seja anlise estrutural, trmica ou de vibraes.

    No ambiente do Design Modeler, se podem desenhar peas para anlises. No ambiente do Design Xplorer, se podem realizar estudos para a melhoria

    das peas pela mudana de parmetros que o projetista pode escolher. Nesta apostila detalharemos apenas o ambiente Design Simulation.

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    Ambiente de anlise Design Simulation Para se utilizar das ferramentas para anlise existentes no ambiente Design

    Simulation do Ansys imprescindvel que se tenha um desenho de computador pronto e 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, R11 Mechanical Desktop (v5 ou v6) Pro/ENGINEER 2001/Wildfire Solid Edge v12 e 14 SolidWorks