Upload
danniell-klein
View
31
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Imposició de càrregues en un problema d’estructures Un cop generades la geometria i la malla i introduïdes les constants i propietats dels materials, abans de resoldre, cal imposar les forces internes i les condicions de contorn del problema. Ho farem a: - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
INTRODUCCIÓ A L’ANSYS: CONDICIONS DE CONTORN. RESOLUCIÓ I POSTPROCÉS.
MÈTODES NUMÈRICS (ENGINYERIA INDUSTRIAL)
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Imposició de càrregues en un problema d’estructures
Un cop generades la geometria i la malla i introduïdes les constants i propietats dels materials, abans de resoldre, cal imposar les forces internes i les condicions de contorn del problema.
Ho farem a:Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply >
Structural o bé,
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural
Loads
• Condició de desplaçament (constant, nul, o bé tabulat) en una o vàries direccions:
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Apliquem la condició sobre línies, àrees, volums…
Indiquem la direcció o totes amb All DOF
Valor del desplaçament o des de
taula
Valor. Per defecte pren 0
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Càrregues uniformement repartides
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure
(> On Lines, > On Areas,...)
Admet valors tabulats
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Càrregues puntuals
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment (> On Nodes, > On Lines,...)
Admet valors tabulats
Direcció de la força
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Càrrega variable uniformement repartida
Solution > Loads > Define Loads > Settings > For Surface Ld > Gradient
Aplicar el valor de la càrrega a l’inici del gradient amb el procediment habitual.
Observació: per poder aplicar càrregues puntuals caldrà posar nodes allà on hi ha forces.
Variació de càrrega per unitat de longitud
Tipus condició
Coordenades punt inicial
Cartesianes: 0
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Condicions de contorn en un problema de calor
Un cop generades la geometria i la malla i introduïdes les constants i propietats dels materials, abans de resoldre, cal imposar les fonts internes de calor i les condicions de contorn del problema.
Ho farem a:Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Thermal
o bé,Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal
Loads
• Condició de Dirichlet o temperatura constant en una vora (punt, línia o àrea):
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Apliquem la condició sobre línies, àrees, volums…
Indiquem la temperatura (All DOF)
Valor de la temperatura o des de
taula
Valor. Per defecte pren 0
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Flux a través de la frontera:
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flux
(> On Lines, > On Areas,...)
Valor per defecte: 0
Admet valors tabulats
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Convecció a través de la frontera:
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal >
Convection (> On Nodes, > On Lines,...)
Coeficient de convecció
Temperatura ambient
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• Flux puntual
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flow
(> On Nodes, > On Keypoints)
• Generació de calor
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Generation (> On Lines, > On Areas,...)
• Radiació
Solution > Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Radiation
(> On Lines, > On Areas,...)
• Càrrega variable uniformement repartida
Solution > Loads > Define Loads > Settings > For Surface Ld > Gradient
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Com definir funcions
En el cas que es necessiti definir una càrrega variable, depenent d’algun paràmetre del problema cal seguir el següent procediment:
Solution > Define Loads > Apply > Functions> Define/Edit
Variables
Funció
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Un cop introduïda la funció cal fer
File>Save
a la part superior esquerra de la mateixa finestra.
Per tal d’utilitzar-la després com a condició de contorn cal fer:
Solution > Define Loads > Apply > Functions> Read
i obrir-la, posant-li el nom que es vulgui tot seguit.
Per tal d’aplicar la funció, quan posem la condició de contorn, anem a la pestanya de constant, premem “Existing Table” i triem el nom de la funció que hem llegit prèviament.
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Resolució i gràfics. Interpretació de resultats
Resolució: càlcul de la solució del problema
Solution > Solve > Current LS
Un cop finalitzada la resolució apareixerà la següent finestra:
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Postprocés: visualització de resultats
General PostProc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution
Per a problemes estructurals. Per calor, molt semblant.
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
També podem consultar els resultats llistats, així com totes les dades del
problema.
General PostProc > List Results > Nodal Solution
i després de triar el que volem llistar obtindrem una finestra com:
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Altres comandes que poden resultar útils en el postprocés de problemes estructurals:
• Reaccions
General PostProc > List Results > Reaction Solution – All Items
• Forces totals
General PostProc > Nodal Calcs – Total Force Sum
Altres comandes que poden resultar útils en el postprocés de problemes tèrmics:
• Dissipació de calor per convecció (fulls següents)
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
En primer lloc cal tenir seleccionades les superfícies a través de les quals es vol calcular la transferència de calor
Utility Menu > Select > Entities Elements, By Num/Pick
(seleccionar els elements que es vulguin) Es segueix amb:
Solution> Analysis Type> New Analysis> Steady-State A continuació reiniciem l’estudi mitjançant la següent comanda:
Solution> Analysis Type> Restart Per al càlcul de la calor dissipada generem una taula d’elements seguint el
procés:General Postproc> Element Table> Define Table> Add>
>By sequence num> NMISC, (consultar Help per saber quins valors cal posar depenent del tipues d’element)
Nota: repetiu el procés per cada numero que hagueu de posar després de la coma en NMISC. No els admet tots a la vegada.
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Per veure la llista de valors obtinguts:General Postproc > Element Table > List Elem Table
La calor total dissipada per convecció serà la suma dels valors (sumats) corresponents a cada etiqueta NMISC i s’obtenen després de fer:
General Postproc > Element Table > Sum of Each ItemI el que veurem és:
Quadre on es mostren la suma dels valors (sumar si es vol obtenir la calor dissipada total)
Observació: No hem tractat els errors però cal saber que sempre hi sónpresents i necessiten d’un control. Els resultats podrien no ser correctes.
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Exemple 2 (aleta refrigeració): condicions de contorn.
Condicions de contorn que cal imposar
• A la paret dreta: Dirichlet
• A les parets que toquen el fluid, inferior i esquerra: convecció
• A l’eix de simetria: flux zero
( ) 0a
Tk h T Tn
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
( )wT
w
w/3w/6
Tw
Ta
h
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Resolució del problema:
1. Triar el tipus de problema: Preferences > Thermal
2. Triar el tipus d’element (per a problemes de calor en 2 dimensions): PLANE 55
• Elements quadrilàter: 4 nodes
• Graus de llibertat: Temperatura
• Constants reals: si s’escau
3. Propietats dels materials:
Material Properties > Material Model > Thermal > Conductivity > Isotropic
4. Mallar la geometria, per exemple:
10 divisions
20 divisions
20 divisions
10 divisions
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
5. Imposició de les diferents condicions de contorn:
• Condicions de Dirichlet:
Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature >
On Lines
• Condicions de Neumann:
Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Heat Flux > On Lines
• Convecció:
Loads > Define Loads > Apply > Thermal > Convection >
On Lines
Film Coefficient: h
Bulk Temperature: Ta
6. Resolució: Solution > Solve > Current LS
7. General PostProc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solution
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Exemple 1 (barra encastada): condicions de contorn.
Element: LINK 1• Real Properties: Posem secció• Material Properties: Mòdul de Young
Per poder aplicar les càrregues cal posar nodes allà on hi ha forces. Per visualitzar els resultats:
General Postproc > Nodal Calcs > Sum @ Each Node
L = 254 mma = 0,3LA(secció) = 645,16 mm2
E = 2068,5E2 N/mm2
F1 = 2F2 = 4448 N
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Imposició d’una resistència de contacte
Per crear una resistència tèrmica de contacte entre dos sòlids, en primer lloc haurem de crear-la abans d’unir els dos sòlids. Ho farem a través de la comanda:
Preprocessor > Modeling > Create > Contact Pair
Seleccionem l’opció “Contact Wizard”, on definirem quina és la superfície objecte i la superfície de contacte.
Opció Contact Wizard
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Premem la pestanya “Pick Target” i seleccionem la línia del sòlid 1 com a superfície objecte.
Un cop seleccionada fem OK i premem Next en la finestra Contact Wizard.
Condicions de contorn. Resolució i postprocés.
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Seleccionem la línia del sòlid 2 com a superfície de contacte, amb el botó Pick Contact.
Un cop seleccionada fem OK i premem Next en la finestra Contact Wizard, com abans.
Finalment, introduïm a la casella Thermal Contact Conductance el valor de la conductància (1/R).