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Tutorial ANSYS Análises Estática Mestrando: Frederico Rozendo da Silva Orientador: Prof. Dr. Ênio Pontes de Deus Fortaleza Agosto de 2011

TUTORIAL ANSYS ESTÁTICA

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Tutorial ANSYS

Análises Estática

Mestrando: Frederico Rozendo da Silva

Orientador: Prof. Dr. Ênio Pontes de Deus

Fortaleza

Agosto de 2011

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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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