estructura del programa preprocessador: construcció del model - definir geometria

INTRODUCCIÓ A L’ANSYS: GENERACIÓ DE GEOMETRIA

MÈTODES NUMÈRICS (ENGINYERIA INDUSTRIAL)

Generació de geometria

MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul

Estructura del Programa

Preprocessador: Construcció del model- Definir geometria- Tipus i característiques dels elements- Definir materials- Definir càrregues

Solució: - Tipus d’anàlisi- Càlcul de la solució

Postprocessador:- Interpretació i representació dels resultats



Models

Ansys incorpora diferents tipus de models:

• Estructures

• Tèrmics

• Fluids

• Electromagnetisme...

Cada model té les seves pròpies constants que s’hauran d’indicar en el procés de resolució.

Els models que s’empraran durant el curs són:

• Estructures

• Calor



Per definir una àrea es poden fer sevir les que ja estan definides o bé definir-la a partir de punts i línies. Per definir un volum es poden fer servir els que ja estan definits o bé definir-lo a partir de línies i superfícies.

També podem operar amb un conjunt d’àrees o volums per generar el domini final.

Exemple 1: crear un rectangle de base 4 i alçada 3, centrat en el (0,0), usant la predefinició i manualment.

Rectangle construït manualment:Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2

Corners

Esborrem el rectangle mitjançant la comanda Preprocessor>Modeling > Delete > Area and Below

Generació de dominis



Rectangle construït manualment: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS

(0,0) (4,0) (4,3) (0,3)

Clicar els punts generats anteriorment per contruir les línies desitjadesCreate > Lines > In Active Coord

Seleccionar les línies per crear l’àreaCreate > Areas > Arbitrary > By Lines

Per veure els punts, les línies i altres entitats geomètriques numeratsPlot Ctrls: Numbering

Per veure els punts, les línies… que han quedat amagatsPlot: Lines



Exemple 2: Generar arcs de circumferència, sectors circulars...

Create > Lines > Arcs > By Cent & Radius

Introduir les coordenades del centre de l’arc: 4,10 (sense parèntesi)

El radi es posa indicant les coordenades del punt que prenem per fer l’arc: 8,10 (la circumferència es traçarà a partir d’aquest punt en sentit horari)

– ARC: 180 (longitud de l’arc en graus)– NSEG: 1 (nombre de segments en l’arc)

Unir els extrems de l’arc amb una línia i crear un àrea amb l’arc.



És més efectiva la creació d’arcs a partir de la comanda: By End KPs & Rad si coneixeu el radi i punts inici i extrem:

Crear els 2 KPs extrems de l’arc: (0,0) i (1,0) per exemple Crear un KP al mateix costat que el centre de la circumferència (no

cal que sigui el centre): per exemple el (0,1).

Create > Areas > Arcs > End KPs & Rad

Marcar els punts d’inici i fi d’arc, pulsar Apply Marcar el KP del centre, pulsar Apply Indicar el valor del radi de la circumferència (R=2), pulsar Ok

Observació: Proveu de crear un tercer punt en y<0 i fer el mateix procediment per veure què passa; per exemple amb el (0,-1).

Nota: opció no recomanable si voleu fer un arc de 180º i no vàlida si l’arc es major de 180º.



Si coneixeu 3 punts podeu utilitzar l’opció Through 3 KPs

Crear els 3 KPs coneguts. Per exemple (0,0), (1,0) i (0.5,0.1).

Create > Lines > Arcs > Through 3 KPs

Indicar el KP inici d’arc: (0,0) i Apply Indiqueu el KP fi d’arc: (1,0) i Apply Indiqueu el KP a través del qual ha de passar la circumferència:

(0.5,0.1) i Ok

Observació: Provar de fer el mateix procediment intercanviant els punts dels dos últims passos i observar que es pot crear un arc de més de 180º.

Nota: El 3r punt que marqueu no pot estar a més de 180º del primer en el cercle, és a dir, si proveu de fer el mateix amb els punts (0,0), (0,1) i (0.5,1) no es pot.



Nota: Es pot comprovar que amb el que hem fet fins ara no és possible crear arcs de més de 180º a menys que es coneguin 3 punts que, a més, no poden formar per ells mateixos un angle major de 180º.

Per resoldre aquest problema es pot recórrer a crear una circumferència completa i retallar-ne un arc menor de 180º, que s’ha de crear superposat a la circumferència.

Més endavant es parlarà de com fer-ho. Vegi’s:

Preprocesor > Modeling > Operate > Booleans



Operacions amb entitats geomètriques

Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude (Vegi’s generació de volums)

Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans >IntersectAddSubstractDivideGlue (molt important si es barregen materials)OverlapPartition



Pla de treball i origen de coordenades

Canviar l’origen de coordenades:

Utility Menu > WorkPlane > Offset WP by Increments

Mou l’origen de coordenades al

punt que s’indiqui en aquest espai

Permet girar l’origen de coordenades segons

indiquen els botons. L’angle girat es pot modificar en la

barra inferior



Generació de volums

Extrude àrees

Dibuixar la següent àrea en 2D



1. Extrude segons una de les direccions dels eixos

Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas > By XYZ Offset

Seleccionar l’àrea que es desitja empènyer (OK) Introduir la longitud a empènyer, en aquest cas 150 en la direcció de l’eix z

(DZ)



2. Extrude en una direcció qualsevol Per empènyer segons la direcció (-30,40,150), crear dos Keypoints

(0,0,0) i (-30,40,150) i unir-los amb una línia

Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas > Along Lines

Seleccionar l’àrea que es desitja empènyer (OK) Seleccionar la línia creada anteriorment (la longitud ve definida per la

longitud de la línia directriu)



Rotació d’ àrees entorn d’un eix

Dibuixar la següent àrea en 2D

Generar l’eix de rotació mitjançant dos Keypoints



Fer ús de la comanda

Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas > About Axis Seleccionar l’àrea a rotar (OK) Seleccionar els dos Keypoints de l’eix (OK)

Longitud de l’arc (ARC): 360º

Nombre de segments a crear (NSEG): 4 (per exemple)



Overlap volums Consisteix en generar volums complexos a partir d’intersecar dos

volums més senzills. Es generen fronteres entre regions (diferent que add o glue)

Es proposa la construcció de la següent figura:



Procediment:

1) Generar l’esfera

Modeling > Create > Volumes > Sphere > By Dimensions

• RAD1 = 50 (radi exterior)

• RAD2 = 40 (radi interior)

• THETA1 = -90 (angle inicial)

• THETA2 = 90 (angle final)

2) Modifiquem l’origen de coordenades per generar posteriorment el cilindre

Utility Menu > WorkPlane > Offset WP by Increments

• Girar entorn l’eix Y 90 º ( + Y)

3) Crear el cilindre

Modeling > Create > Volumes > Cylinder > By Dimensions



• RAD1 = 25 (radi exterior)

• RAD2 = 20 (radi interior)

• Z1 = 0, Z2 = 110 (inici i final del cilindre)

• THETA1 = 0 (angle inicial); THETA2 = 360 (angle final)

4) Overlap els dos volums

Modeling > Operate > Booleans > Overlap > Volumes

5) Eliminar els volums sobrants

Utility Menu > PlotCrtls > Numbering > Volume numbers



És a dir, eliminem els volums vermell de l’esfera i blau del cilindre de la figura anterior:



Exercici 1.Genereu els dos dominis següents:



Exercici 2. Genereu el domini següent en 3D.



Exemple 1.Una barra prismàtica amb extrems encastats està carregada axialment en dues seccions transversals intermèdies per les forces F1 i F2. Determinar els desplaçaments en ambdues seccions i les reaccions en els extrems que està provocant la càrrega aplicada sobre la barra.

L = 254 mma = 0,3LA(secció) = 645,16 mm2

E = 2068,5E2 N/mm2

F1 = 2F2 = 4448 N



Exemple 2.

Una aleta de refrigeració amb una secció transversal trapezoïdal dissipa calor des d’una paret mantinguda a una temperatura Tw. La temperatura de l’aire circumdant és Ta, la conductivitat tèrmica en l’aleta és k i el coeficient de convecció entre l’aleta i l’aire és h. Determinar la distribució de temperatures dins de l’aleta i la velocitat de dissipació de calor qn

w = 24,384 mmk = 31,1563 W/(m ºC)h = 2839,412 W/(m2 ºC)Tw = 37,78 ºC Ta = -17,78 ºC

0T

n

( ) 0a

Tk h T Tn

2 0T wT T

estructura del programa preprocessador: construcció del model - definir geometria

Documents