prezentare mod de lucru ansys

Conf. dr. ing. Valentin Oleksik

Analiza statică

Caracteristici:-încărcările și

constrângerile sunt INDEPENDENTE de timp;

-nu se pot rezolva probleme static nedeterminate;-tipurile de elemente finite care se pot utiliza sunt: 1D, 2D sau

3D;

-datele de material folosite sunt: modulul de elasticitate longitudinal și

coeficientul lui Poisson.

Tema problemei:Să se determine deplasările, tensiunile și deformațiile

specifice în

urma solicitării unei piese cu o presiune de 3 MPa. Piesa este încastrată pe suprafața inferioară


Desenul piesei și

modul de încărcare


Pașii necesari derulării analizeiDin meniul Preferences se realizează filtrarea meniurilor prin alegerea opțiunii

Structural.


Din meniul Preprocesor>Element Type> Add/Edit/Delete

se aleg succesiv doua tipuri de elemente finite: Shell

63 si Solid45


Din meniul Preprocesor>Material Props> Material

Models

se introduc proprietatile

de material pentru piesa ce se va modela:


Din meniul Preprocesor>Modelling>Create>Keypoints>In Active CS se vor introduce punctele care definesc sectiunea

transversala a piesei:


Aditional

din meniul Preprocesor>Modelling>Copy>Keypoints>se pot copia punctele generate anterior:


Din meniul Preprocesor>Modelling>Create>Lines>Lines>Straight

Lines

se genereaza

linii drepte intre punctele generate anterior prin selectarea punctelor situate la capatul

fiecarei

linii, succesiv.


Din meniul Preprocesor>Modelling>Create>Lines>Lines>Normal to

Line se genereaza

linii normale pe liniile anterior create. Pentru aceasta se selecteaza

prima data linia pe acare va fi

perpendiculara noua linie asa

cum se vede mai jos:


Se apasa

Enter

dupa

care se selecteaza

punctul de inceput al noii linii iar apoi se apasa

din nou Enter.


Rezultatul va fi linia nou creata asa

cum se observa in figura de mai jos.


Din meniul Preprocesor>Modelling>Create>Areas>Arbitrary>By

Lines

se genereaza

arii. Pentru a usura

realizarea retelei de elemente finite este de preferat sa se realizeze (acolo

unde este posibil) arii din maxim 4 laturi! Din acest motiv in multe situatii

mai este necesara generarea de

linii aditionale. Se vor selecta doar liniile apartinatoare unei arii iar apoi se va apasa

Enter


Prin repetarea operatiilor

mentionate

anterior se vor obtine

toate ariile asa

cum se vede in figura de mai jos.


Prima operatie

necesara mesharii

o constituie impartirea

in diviziuni a

liniilor. Pentru aceasta sunt necesare cateva

considerente:

1.

Nr. de diviziuni va fi par.2.

Marimea

diviziunii va fi aproximativ

egala pe fiecare linie3.

In ariile patrulatere numarul

de

diviziuni al laturilor opuse va fi egal sau multiplu iar in ariile triunghiulare va fi obligatoriu egal.


Se selecteaza

o linie sau un grup de linii si se impune numarul

de diviziuni.


Rezultatul partial

va fi urmatorul:


Rezultatul final va fi urmatorul:


Se realizeaza

mesharea

propriuzisa

prin selectarea optiunilor

din figura din

stanga

si se alege apoi optiunea

Pick

All pentru selectarea tuturor ariilor .


Rezultatul il

constituie o retea

de elemente finite de tip Shell:


Pentru a genera un volum divizat in elemente finite se va copia oricare punct pe o directie

perpendiculara pe

planul pe care se gaseste

aria divizata.


Intre punctul copiat si punctul obtinut

prin copiere se va realiza o linie care se va diviza la randul

ei ulterior:


Se selecteaza

linia:


Si apoi se introduc numarul

de diviziuni:


Se obtine

urmatorul

rezultat:


Se aplica operatia

Extrude

prin selectarea succesiva a tuturor ariilor urmata de Enter, selectarea liniei dupa

care se va

face extrudarea si apopi

din nou Enter

asa

cum se vede in figurile

alaturate


Rezultatul obtinut

este un volum impartit

in elemente finite:


Pentru rularea analizei mai sunt necesare cateva

operatii, si

anume: stergerea

tuturor elementelor finite de tip Shell

de

pe suprafata

initiala

si unirea tuturor entitatilor

care se

suprapun obtinute

in urma operatiei

de Extrude. Pentru

stergerea

elementelor de tip shell se urmeaza

pasii

prezentati

alaturat:


Pentru unirea entitatilor

care se suprapun se introduce in bara de comanda nummrg,all

urmat de Enter:

Se introduc apoi constrangerile

si incarcarile:


Constrangerile

(incastrarea):


Rezultatul:


Presiunea (3 MPa):


Rezultatul:


Se solutioneaza

analiza folosindu-se comenzile din figurile alaturate:


Se vizualizeaza

rezultatele. Pentru inceput

se determina sageata

pe directia

Oy.


Rezultatul:


Se vizualizeaza

tensiunea principala.


Rezultatul:


Se poate observa si tendinta

de deformare:


Rezultatul:


Analiza statică –

Ansys

WorkbenchPermite importul modelelor geometrice din alte programe CAD


Prin apasarea

butonului drept al mouse-ului

pe campul

destinat geometriei ni se permite importul din alt program CAD.


Rezultatul obtinut:

Se da apoi dublu click

pe model și se obține::


Se modifica parametrii specifici mesharii

asa

cum se observa in imaginile alaturate:


Se obtine

reteaua

de elemente finite:


Se selecteaza

optiunea

Static Structural si suboptiunile

Loads

si

Support:


Pentru introducerea constrangerii, se alege optiunea

Fixed

Support

si se selecteaza

suprafata.


Pentru introducerea presiunii, se alege optiunea

Pressure, se selecteaza

suprafata si se introduce valoarea presiunii in campul

cu galben.

Se obtine:


Se aleg tipurile de rezultate care se doresc prin selectarea optiunii

Solution

si alegerea succesiva a rezultatelor.


Se aleg rezultatele prezentate in figura alaturata.


Tensiunea principala.


Sageata

pe directia

Oy


Factorul de siguranta


Analiza modalăCaracteristici:-Se determină modurile proprii de vibratie

(frecventele naturale ale

corpurilor);-nu se pot aplica decât CONSTRÂNGERI;-tipurile de elemente finite care se pot utiliza sunt: 1D, 2D sau

3D;

-datele de material folosite sunt: modulul de elasticitate longitudinal, coeficientul lui Poisson

și

DENSITATEA.

Tema problemei:Să se determine primele 6 moduri proprii de vibratii

pentru bara

cu sectiune

inelara din figura. Bara este incastrata

la un capat.


Desenul piesei și

modul de sprijin


Se realizeaza

modelul geometric dicretizat


In afara modulului de elasticitate si a coeficeintului

lui Poisson

este obligatoriu sa se introduca

si densitatea:


Se aplica constrangerea (incastrarea) la unul din

capetele barei urmarindu-se pasii

din figurile alaturate,

urmat de selectarea ariilor de la capatul

barei:


Se intra in modulul de solutionare, alegandu-se

o noua analiza iar apoi se selcteaza

optiunea

Modal din caseta

care se deschide.


Se stabilesc optiunile

analizei prin selectarea metodei Block

Lanczos

si a numarului

de moduri care urmeaza

a

fi extrase si prezentate (6).


Se stabileste

intervalul de frecvente intre care programul va cauta

modurile proprii de variatie.


Se solutioneaza

analiza.


Se obtine

rezultatul.


Se vizualizeaza

valorile primelor sase frecvente proprii.


Se incarca

pe rand

rezultatele pentru fiecare mod propriu de vibratie

iar apoi se vizualizeaza

tendinta

de deformare, parcurgand

pasii

din figurile

alaturate.


Se vizualizeaza

valorile primelor sase frecvente proprii. Tendinta

pentru primul mod:


Tendinta

pentru al doilea mod:


Analiza modală -

WorkbenchSe importa modelul geometric din alt program CAD.


Se discretizeaza

modelul importat.


Se alege optiunea

analizei modale.


Se introduce constrangerea

prin incastrarea

suprafetei

de capat

a barei.


Se obtine

urmatorul

rezultat.


Se stabileste

numarul

de moduri proprii de vibratie

care se doreste

a fi extras


Se stabileste

tipul de rezultat care se doreste

a fi vizualizat pentru fiecare mod in parte iar apoi se solutioneaza

analiza.


Analiza armonicaCaracteristici:-Este precedata intotdeauna

de o analiza modala;

-se pot aplica CONSTRÂNGERI și

SARCINI;-tipurile de elemente finite care se pot utiliza sunt: 1D, 2D sau

3D;

-datele de material folosite sunt: modulul de elasticitate longitudinal, coeficientul lui Poisson

și

DENSITATEA.

Tema problemei:Să se determine comportarea barei careia

i s-a aplicat analiza

modala in apropierea primului mod propriu de vibratie. Bara este incastrata

la un capat

și

i se aplica o presiune cu o variatie

sinusoidală avand

valoarea amplitudinii 3MPa si frecventa aproximativ 32 Hz.


In afara incastrarii, deja introduse la analiza modala, se va aplica si o presiune avand

valoarea MAXIMA de 3MPa.

Valoarea acesteia NU este constanta ci variaza

sinusoidal!


Se alege tipul de analiza ca fiind o analiza armonica.


Se aleg optiunile

corespunzatoare

analizei armonice.


Se stabilesc numarul

de pasi

si domeniul de frecventa pentru care se va face analiza (in jurul primului mod propriu de vibratie).


Se solutioneaza

analiza.


Se incheie

solutionarea

analizei.


Se intra in TimeHist

Postprocesor (postprocesorul carepermite

vizualizarea rezultatelor in functie

de timp).


Se alege tipul de rezultat ce se doreste

a fi vizualizat.


Se alege nodul in care se doreste

vizualizarea rezultatelor.


Se apasa

Ok

si se alege optiunea

Graph

din meniu asa

cum se poate observa in figura.


Se obtine

graficul de variatie

al deplasarii

nodale pe directia Uy

si se observa maximul in zona primului mod propriu de

vibratie


Se pot vizualiza rezultatele si pe intregul

moment la o anumita frecventa proprie urmarindu-se

succesiunea din

figurile alaturate. Intr-o prima etapa se alege frecventa la care se doreste

vizualizarea.


Se alege apoi tipul de rezultat ce se doreste

a fi vizualizat.


Se observa valoarea cu mult mai mare decat

limita de curgere a materialului ceea ce ne spune ca bara s-ar rupe datorita vibratiilor.


Analiza tranzitorieCaracteristici:-Este o analiza DEPENDENTA de timp;-se pot aplica CONSTRÂNGERI și

SARCINI variabile in timp;

-tipurile de elemente finite care se pot utiliza sunt: 1D, 2D sau

3D;-datele de material folosite sunt: modulul de elasticitate longitudinal, coeficientul lui Poisson

și

DENSITATEA.

Tema problemei:Să se determine comportarea grindei incastrate

din figura

urmatoare

careia

i s-a aplicat o presiune variabila in timp dupa graficul din figura. Sa se determine deformatiile, tensiunile si

deplasarile, tinandu-se

cont si de amortizarea materialului (otel).


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 0,5 3 3,5 25

TIMP

PRES

IUNE


Se modeleaza

grinda si se discretizeaza.


Se incepe

o noua analiza si se alege optiunea

Transient.


Se stabilesc optiunile

analizei pentru fiecare pas de incarcare

in parte.


Se stabileste

timpul la sfarsitul

primului pas de incarcare

si numarul

de subpasi

ai primului pas.


Se stabilesc coeficientii

de amortizare ai matricii

maselor si ai matricii

de rigiditate.


Se stabileste

frecventa cu care se scriu rezultatele (dupa fiecare subpas

in cazul de fata).


Se anuleaza

gradele de libertate la un capat

al grinzii prin incastrarea

acestuia.


Se aplica o presiune de 3 MPa

pe o suprafata

situata la celalalt capat

al grinzii.


Incarcarile

si constrangerile

aplicate la sfarsitul

primului pas de incarcare.


Se scrie un fisier

(cu extensia *.s01 pentru primul pas de incarcare.


Intrucat

la finalul pasului 2 de incarcare

conditiile

nu se modifica, se repeta operatiile

anterioare, modificandu-se

doar valoarea timpului la finalul pasului 2 si eventual numarul

de subpasi.


Se scrie un fisier

(cu extensia *.s02 pentru al doilea pas de incarcare.


Intrucat

la finalul pasului 3 nu vom mai avea presiune pe capatul

grinzii este necesara stergerea

acesteia. Acest lucru

se realizeaza

folosind comanda Loads>Delete

asa

cum se observa in figurile alaturate.


Se reintroduc optiunile

pentru pasul numarul

3, modificandu-se

doar timpul final.


Se scrie un fisier

(cu extensia *.s03 pentru al treilea pas de incarcare.


Intrucat

la finalul pasului 4 de incarcare

conditiile

nu se modifica, se repeta operatiile

anterioare, modificandu-se

doar valoarea timpului la finalul pasului 4 (25 secunde si numarul

de subpasi

(40) deoarece intervalul de timp este

mai mare.


Se scrie un fisier

(cu extensia *.s04 pentru ultimul pas de incarcare.


Se rezolva analiza urmarind

toti

pasii

de incarcare.


Se vizualizeaza

rezultatele variabile in timp cu TimeHistory Postprocesor la fel ca in cazul analizei armonice.


Se alege tipul de rezultat.


Se reprezinta

grafic variatia

in timp a rezultatului in timp.


Analiza termala staticaCaracteristici:-Este o analiza INDEPENDENTA de timp;-se pot aplica temperaturi invariabile in timp;-tipurile de elemente finite care se pot utiliza sunt: 1D, 2D sau

3D;

-datele de material folosite sunt: densitatea, caldura

specifica, conductivitatea termica si convectia.

Tema problemei:Să se determine comportarea termica a reperului din figura caruia

i

s-au impus doua temperaturi diferite pe doua siprafete

diferite. Se considera timpul desfasurarii

analizei ca fiind suficient de mare

astfel incat

caldura

sa se poata

distribui in intregul

volum al piesei.


Se modeleaza

si discretizeaza

piesa folosind tipurile de elemente finite Shell

57 si Solid 70.

Datele de material utilizate sunt (pentru otel):-Densitatea 7.85 e-6 kg/mm3;-Caldura

specifica C = 500 J/kg x C;

-Conductivitatea termica KXX = 0,030 W/mm x C;-Convectia

termica 1.14e-5 W/mm2

x C.

-Dintre acestea, densitatea, caldura

specifica si conductivitatea termica se vor introduce ca date de material iar convectia

ca

incarcare.


Modelul geometric discretizat cu elemente finite termale (Shell

57 si Solid70).


Se aplica doua temperaturi diferite pe doua suprafete diferite. Prima suprafata

este cea care este marcata pe

figura de mai jos. Valoarea temperaturii aplicate va fi de 120 C.


Cea de-a doua suprafata

este cea care este marcata pe figura de mai jos. Valoarea temperaturii aplicate va fi de 22 C.


Pentru aplicarea convectiei

este necesara selectarea tuturor suprafetelor

exterioare ale piesei, mai putin

a celor doua suprafete

pe care s-au impus temperaturi. In prima faza

se vor selecta toate suprafetele

exterioare ale piesei din meniul: Select>Entities

urmata de selectarea optiunilor

asa

cum se vede in figura de mai jos.


In a doua faza se vor deselecta

suprafetele

pe care au fost impuse temperaturi din meniul: Select>Entities

urmata de selectarea optiunilor

asa

cum se vede in figura de

mai jos.


Ulterior se va alege optiunea

Select>Everything

below>Selected

Areas.


Pe suprafetele

selectate se introduce convectia asa

cum se vede si in figura alaturata. Dupa

aceasta se vor selecta TOATE ariile!


Se solutioneaza

analiza.


Se vizualizeaza

rezultatele. In primul rand

se vizualizeaza

variatia

temperaturii nodale pe

intreaga

piesa.


In al doilea rand

se vizualizeaza

variatia fluxului termic.

prezentare mod de lucru ansys

Documents