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5/10/2018 TUTORIAL ANSYS ESTÁTICA - slidepdf.com
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Tutorial ANSYS
Análises Estática
Mestrando: Frederico Rozendo da Silva
Orientador: Prof. Dr. Ênio Pontes de Deus
Fortaleza
Agosto de 2011
5/10/2018 TUTORIAL ANSYS ESTÁTICA - slidepdf.com
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Tutorial ANSYS – Análise Estática
1 – Introdução e objetivos:
Este tutorial serve como um breve guia para a utilização do software ANSYS de
elementos finitos.
Nos próximos itens serão apresentados um problema e os passos necessários à
sua implementação e solução com auxílio do software.
2 – Problema Proposto
Considere a viga apoiada abaixo mostrada:
Fig.2.1 – Viga bi-apoiada
Suas propriedades são:2
21000 m N E = ;
3,0=ν ;
37800m
kg = ρ ;
m L 1= ;232
10.5,225 mcm A−
== ;47
10.21,5 m I −
= ;
cmbh 5==
É pedida, a análise estática onde uma força, F(t) será aplicada no ponto central
da viga.
h
b
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3 – Definição de Gemetria e Propriedades
A parte de pré-processamento é será mostrada neste item.
Ao iniciar o programa, a seguinte tela deverá aparecer:
Fig.3.1 – Janela principal do programa
Primeiramente é necessário definir o elemento que será utilizado, neste caso, um
elemento de viga. Para tanto, no menu lateral seleciona-se:
Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
A seguinte tela deverá aparecer:
F = F0
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Fig.3.2 – Adicionando um novo elemento
A tela indica que ainda não há nenhum elemento definido. Clicando em “Add...”
aparecerá uma tela para seleção do elemento desejado, neste caso, um elemento de viga
2D, no caso o “2D elastic 3”, trata-se do elemento BEAM3 que aqui será utilizado.
Fig.3.3 – Seleção do elemento
Confirmando a seleção esta janela será fechada. Na janela anterior agora
aparecerá o elemento que foi selecionado. Esta janela também já pode ser fechada.
O passo seguinte corresponde à definição das propriedades do elemento.
Primeiramente será definida a área de sua seção transversal, através de:
Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete
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Fig.3.4 – Determinação das constantes
Na janela que se abre, deve ser selecionado “Add...”, que levará às opções
disponíveis para o elemento:
Fig.3.5 – Determinação da área da seção transversal
É necessário definir o valor da área de seção transversal da viga, seu momento
de inércia e sua altura. As outras opções não precisam ser preenchidas.
Agora serão definidas as propriedades do material:Preprocessor > Material Props > Material Models
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Fig.3.6 – Propriedades do material
Neste menu, seleciona-se:
Structural > Linear > Elastic > Isotropic
Fig.3.7 – Determinação dos valores
Na janela que aparece podem ser definidos a constante elástica do material e seu
coeficiente de Poisson, embora este último não seja necessário.
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Fig.3.8 – Determinação da densidade do material
De maneira similar, define-se a densidade do material em:
Structural > Density
Com as propriedades do material definidas o passo seguinte corresponde à
modelagem da geometria desejada, neste caso, basta definir uma linha, correspondente à
viga em questão.
Para tanto, primeiramente serão definidos dois pontos e em seguida, traçar-se-á a
linha entre eles.Para definir os pontos:
Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > On Working Plane
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Fig.3.9 – Definição de Keypoints
Na janela que aparece, a coordenada dos pontos deverá ser preenchida no
formato “(x,y,z)”, define-se então o ponto (0,0,0) e clica-se em “Apply”, em seguida o
ponto (L,0,0), clicando novamente em “Apply” e em seguida “OK”.
Para definir a linha passando por esses dois pontos:
Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Straight Line
Clicando nos dois pontos criados e que aparecem na tela a linha deverá aparecer,
conforme a Fig.3.10
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Fig.3.10 – Linha criada
Neste momento toda a geometria está definida assim como as propriedades do
elemento utilizado. Será criada agora a malha de elementos finitos e em seguida a
aplicação de condições de contorno:
Preprocessor > Meshing > SizeCntrls > Manual Size > Lines > All Lines
Fig.3.11 – Definição do tamanho dos elementos
O programa permite a definição do tamanho dos elementos a serem utilizados na
malha através da declaração do tamanho desejado ou então através do número de
subdivisões em uma dada linha. Neste caso, optou-se por um tamanho de “0,1m”, que
corresponderia a 10 subdivisões.
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Para definição da malha propriamente dita:
Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines
Fig.3.12 – Criando a malha de elementos
As linhas podem ser selecionadas manualmente ou, neste caso, clicando em
“Pick All”, todas as linhas serão selecionadas, neste caso há somente uma linha. A
janela deverá desaparecer. A malha então foi criada.
Para conferir se a malha foi realmente criada pode-se visualizar os nós dos
elementos, no menu superior:
Plot > Nodes
Deverá aparecer na tela uma série de pontos, correspondendo aos nós dos
elementos que foram criados. Com a malha definida, o próximo passo é a aplicação de
condições de contorno.
Inicialmente serão feitas as restrições de deslocamento nas extremidades da viga.
Para tanto:
Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacements
> On Nodes
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Aparecerá uma tela para a seleção dos nós nos quais serão aplicadas as
condições de contorno selecionando o nó da esquerda, aparecerá:
Fig.3.13 – Aplicações de condições de contorno
Nesta tela deverão ser selecionados os deslocamentos que se quer restringir,
confirmando através de “OK”.
Para a extremidade à direita o mesmo procedimento se repete, desta vez,
restringindo apenas os deslocamentos na vertical.
Na tela deverá ser observada a seguinte figura:
Fig.3.14 – Restrições nas extremidades
A Fig.3.14 mostra as restrições nas duas extremidades da estrutura.
É interessante neste ponto, salvar os passos feitos através do menu superior:
File > Save as Jobname.db (ou Save as...)
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4 – Análise Estática
Os passos seguintes mostram como realizar uma análise estática no ANSYS .
Primeiramente, determina-se este tipo de análise em:
Solution > Analysis Type > New Analysis
Fig.4.1 – Iniciando uma nova análise
Na janela que aparece deve ser selecionada a opção “Static”, confirmando em
seguida.
Falta ainda aplicar a força no ponto desejado, para isso:
Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes
Aparecerá uma tela e, graficamente, deve-se selecionar o nó desejado para
aplicação da força. Na tela que aparece deve ser definida a magnitude da força, no caso,
será considerado N F 100= .
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Fig.5.4 – Determinação da magnitude da força
Solution > Solve > Current LS
Basta dar “OK” na janela que aparece. Após alguns instantes aparecerá a
mensagem: “Solution is done”. Prossegue-se então à leitura e visualização dos dados.
General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution
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