março, 2000 I-1 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Introdução ao usoIntrodução ao usodo Software ANSYS 5.4 do Software ANSYS 5.4

Prof. José Maria C. Dos Santos

Prof. Renato Pavanello

Engº Julio A. Beltrami da Silva

março, 2000 I-2 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Aula 02 Aula 02 • Modelo Sólido x Modelo de Elem. Finitos• Entidades básicas e sua hierarquia• Comandos para trabalhar com as entidades • Malha• Aplicar carregamento• Resolver • Visualizar os resultados

• Construir um Modelo 2D - Corner BracketCorner Bracket

março, 2000 I-3 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Modelo Sólido e Modelo de Elementos FinitosModelo Sólido e Modelo de Elementos Finitos

Fazer a Malha

Modelo Sólido

Modelo de Elementos Finitos

• Toda analise de Elementos Finitos e construída usando um modelo sólido

• O modelo sólido não participa da solução do modelo de elementos finitos

• Sobre o modelo sólido e feito o modelo de elementos finitos com nós e elementos, onde serão aplicadas as condições de contorno

março, 2000 I-4 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Construção de um Modelo SólidoConstrução de um Modelo SólidoExistem três maneiras de se construir um modelo sólido:

• Construção direta no ANSYS

• Construir o modelo no Autocad e importar para o ANSYS

• Importar um modelo de Elementos Finitos para o ANSYS

março, 2000 I-5 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Entidades do modelo e sua hierarquiaEntidades do modelo e sua hierarquiaExistem basicamente 04 entidades de uma modelo sólido:

Kpoints, Linhas, Áreas e Volumes:• Kpoints: são localizados no espaço 3D e representam vértices de

objetos • Linhas: são partes de curvas no esp. 3D, tem em suas extremidades

os Kpoints e representam lados ou arestas de objetos• Áreas: são superfícies com linhas no contorno, e representam faces

de objetos sólidos, planos ou de casca• Volumes: são regiões no espaço 3D com áreas no contorno e

representam objetos sólidos

Áreas

Volume

Keypoints

LinhasÁrea

KeyPoints

Linhas

Áreas

VolumesPode-seabrir mão desta etapa

março, 2000 I-6 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Geometrias 2D primitivasGeometrias 2D primitivasAs geometrias primitivas são áreas e volumes pré-definidos

Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create >

Escolhe o meio de se criar uma geometria

Criando uma geometria por dimensões

Exemplo de Caixa de Dialogo

março, 2000 I-7 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Plotar, Numerar e Deletar entidadesPlotar, Numerar e Deletar entidades

Para plotar áreas, linhas, keypoints, etc:Utility Menu: Plot > Keypoints ou Linhas ou Áreas

março, 2000 I-8 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Plotar, Numerar e Deletar entidadesPlotar, Numerar e Deletar entidades

Escolher a caixa desejada e dar OK

Controle para mostrar cores, números, cores e números

Para numerar e distinguir entidades:

Utility Menu: PlotCtrls > Numbering ...

março, 2000 I-9 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Após numerar as áreas

Plotar, Numerar e Deletar entidadesPlotar, Numerar e Deletar entidadesExemplo de entidades identificadas:

Utility Menu: PlotCtrls > Numbering ...

março, 2000 I-10 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Para deletar uma ou mais entidades :

Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Delete

Forma de seleção e escolhe OK.

Escolhe a entidade

Plotar, Numerar e Deletar entidadesPlotar, Numerar e Deletar entidades

março, 2000 I-11 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Operações Booleanas:Operações Booleanas:Operações booleanas são combinações entre entidades

geométricas para formar outras entidades.

As operações booleanas podem ser de: adição, subtração,

divisão, colagem e sobreposição.

WZWY

WX

Exemplo de uma forma geométrica espacial complexa feita através da intercessão de bloco com esfera

março, 2000 I-12 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Operações Booleanas:Operações Booleanas:Exemplo de adição de áreas

• A1 + A2 = A3

• A3 inclui todas as partes das áreas originais, mas não mantém os contornos da áreas

• A1 - A2 = A3

• A3 e uma nova área com a intercessão entre A1 e A2 removida

Exemplo de subtração de áreas

março, 2000 I-13 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Operações Booleanas:Operações Booleanas:

Escolher o tipo de entidade.

Para usar as operações booleanas:

Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >

Escolher a operação booleana desejada

março, 2000 I-14 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Malha:Malha:As etapas para se fazer uma malha de elementos finitos

são:

• Escolher os atributos dos elementos como: tipo de elemento, constantes reais, propriedades do material, etc

• Especificar os controles de malha como a densidade

• Salvar os dados antes de fazer a malha

• Gerar a malha

março, 2000 I-15 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Malha:Malha:Para gerar a malha:Main Menu: Preprocessor > MeshTool

1. Escolher o tipo de entidade (linha, área ou volume) onde será feita a malha

2. Escolher Mesh.

3. Escolher a entidade com Pick. Depois escolher OK ou Apply

março, 2000 I-16 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Malha:Malha:No caso de se fazer uma malha no modelo solido do ANSYS

sem controle, a malha gerada será padrão e apresenta:

• malha livre com elementos quadrados e alguns elementos

triangulares

• tamanho de elemento determinado pelo programa, bom para uma primeira aproximação

Uma opção e fazer uma malha mapeada escolhendo-se a geometria e densidade dos elementos

março, 2000 I-17 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Malha:Malha:Há varias maneiras de se controlar o tamanho dos

elementos e sua densidade em determinada região do

modelo de elementos finitos:• SmartSizing• Global Element Sizing• Número de elementos ao longo de uma linha escolhida• Tamanho desejado de elemento próximo de um KPoint• Malha refinada em regiões especificadas

Sendo que cada opção apresenta uma função especifica

março, 2000 I-18 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Aplicar CarregamentoAplicar CarregamentoOs tipos de carregamentos podem ser descritos da seguinte

forma:• DOF Restrições: especifica valores dos graus de liberdade

nodais com: deslocamentos, temperaturas, etc• Cargas Concentradas: especifica cargas nodais como:

forca, taxa de fluxo de calor, etc• Cargas de Superfície: especifica cargas distribuídas sobre

superfícies como: pressões, convecção térmica, etc• Forças de Corpo: especifica forças volumétricas ou de

campo como: geração interna de calor, espansão térmica• Forças Inerciais: especifica forças de massa estrutural ou

inércia como: gravidade

março, 2000 I-19 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Restringiu desloc. X

Restringiudesloc. x e y

Modelo Sólido

Pressão aplicada na linha

Força aplicada em KPoint

Restriçõesnos nós

Modelo E.F.

Pressão aplicada nas faces dos elementos

Força aplicada no nó

Aplicar CarregamentoAplicar CarregamentoOs carregamentos podem ser aplicados tanto no modelo

sólido com no modelo de elem. finitos (nós e elementos)

março, 2000 I-20 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Aplicar CarregamentoAplicar Carregamento

Vantagens e desvantagens de se aplicar carregamentos no modelo sólido:

• + as cargas são independentes das malhas

• + pode-se mudar a malha sem alterar o carregamento

• + a aplicação dos carregamentos é mais simples

• - nem todas os carregamentos do modelo sólido podem ser mostrados para uma possível verificação visual

março, 2000 I-21 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

As escolhas dos tipos de carregamento dependem basicamente do tipo de análise e do tipo de elemento utilizado no model

Para aplicar carregamentos em um modelo sólido

Main Menu: Solution > -Loads- Apply >

Aplicar CarregamentoAplicar Carregamento

março, 2000 I-22 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Para restringir graus de liberdade como deslocamentos:

Main Menu: Solution > -Loads- Apply -Structural- Displacement > On Keypoints +

Aplicar CarregamentoAplicar Carregamento

março, 2000 I-23 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Aplicar CarregamentoAplicar Carregamento

Main Menu: Solution > -Loads- Delete

Opção de deletar todos os carregamentos de uma vez

Opção de se deletar individualmente os carregamentos

Para deletar carregamentos aplicados:

março, 2000 I-24 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Arquivo deResultados

Dados deResultados

Base de Dados Solver

Resultados

Entrada de Dados

ResolverResolver

março, 2000 I-25 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

1. Salvar a Base de Dados antes de iniciar a solução.

2. Observar as janelas de saída de mensagem durante a solução.

3. Escolher Current LS.

ResolverResolverPara iniciar a solução:

Main Menu: Solution > Solve

março, 2000 I-26 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Visualizar os ResultadosVisualizar os ResultadosOs resultados podem ser listados ou visualizados em

termos de quantidade nodais ou de elementos. Assim:• para plotar ou listar resultados deve-se escolher entre

valores nodais ou no elemento

• algumas quantidades são avaliadas nos dois modos e há importantes diferenças

• tensões e deformações são derivadas do campo de deslocamentos e são baseadas na formulação teórica do tipo de elemento

março, 2000 I-27 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Corner BracketCorner Bracket

As características do exemplo 02 são:• cálculo estrutural• análise linear estática• elemento PLANE82• estado plano de tensão• material: aço A36, E = 10e6 psi, = 0.27• modelo 2D• espessura 1/2 in

março, 2000 I-28 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Comandos de uso freqüenteComandos de uso freqüente

Para usar o comando select:

Utility Menu: Select > Entities Seleciona por ex. um conjunto de nosdo modelo inteiro

Reseleciona. um conjunto de entidades a partir de entidades selecionadas

Adiciona um novo conjunto de seleção a um conjunto já selecionado

Desfaz a seleçãoInverte a seleção

Seleciona tudo novamente

março, 2000 I-29 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Comandos de uso freqüenteComandos de uso freqüenteEntidades selecionadas: nós, elementos, áreas, etc

Seleciona por pick

Métodos de seleção

Seleciona entidades anexadas a outras entidades

Seleciona entidades por atributos

março, 2000 I-30 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Uso de macrosUso de macrosA criação de um modelo de elementos finitos pode ser feita no

ANSYS de duas formas: • usando a interface através dos menus e do mouse• escrevendo linhas de comandos

As macros são programas ou seqüências de comandos escritos em um arquivo em formato ASCII, onde cada linha de comando tem um procedimento via menu correspondente.

As vantagens em usar macros são:• guardar modelos inteiros em arquivos pequenos .log• facilidade em alterações• velocidade de modelagem• fazer programas de execução dentro do ANSYS

março, 2000 I-31 Introdução ao ANSYS - Versão 5.4

Uso de macrosUso de macros/COM, Structural /PREP7 ET,1,PLANE82

KEYOPT,1,3,3KEYOPT,1,5,0KEYOPT,1,6,0

R,1,.5,

MP,EX,1,100e9

MP,NUXY,1,.3

RECTNG,0,6,-1,1,RECTNG,0,6,-1,1,RECTNG,4,6,-1,-3,

wpstyle,0.1,0.1,-1,1,0.003,1,2,,5 WPSTYLE,,,,,,,,1CYL4,0,0,1 WPSTYL, STAT

KWPAVE,P51X CYL4, , ,1

/PNUM,AREA,1

AMESH

fini,

/solu

SFL,P51X,PRES,50,500,

solve

fini

/post1

PLNSOL,S,EQV,0,1

fini