Universidad Politécnica del Bicentenario

Material no lineal

El propósito de este tutorial es describir cómo incluir materiales no lineales en un modelo de ANSYS. Por ejemplo, en el caso cuando se aplica una fuerza grande que provoca un esfuerzo mayor al del límite elástico. En tal caso, se puede usar una relación multilineal esfuerzo-deformación que sigue la curva de esfuerzo-deformación del material que se utiliza. Esto permitirá a ANSYS tener un modelo más preciso del comportamiento plástico en la deformación del material.

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Material no lineal Para este análisis, se considera un espécimen de 100 mm x 5 mm x 5 mm sometido a tensión simple, empotrado en la parte inferior y con una carga tirando de la parte superior. Este espécimen está hecho de una sustancia experimental llamado "WhoKilledKenium". La curva de esfuerzo-deformación para la sustancia se muestra a continuación. Se debe tener en cuenta la zona lineal hasta aproximadamente 225 Mpa donde módulo de Young es constante (75 GPa). Después el material cede deformándose plásticamente de forma no lineal.

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Material no lineal PREPOCESAMIENTO: 1. Crear Keypoints

2. Definir línea, entre el punto 1 y punto 2

3. Definir tipo de elemento: LINK 1 (2D spar).

4. Definir constantes reales (Cross-sectional area AREA: 2.5e-5, Initial Strain: 0)

5. Definir las propiedades iniciales del material: EX=75e9, PRXY= 0.3.

6. Incluir los datos de la curva esfuerzo deformación

Keypoint Coordenadas

1 (0, 0)

2 (0, 0.1)

5

6

Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Nonlinear > Elastic >Multilinear Elastic

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Material no lineal Aparecerá la ventana emergente mostrada abajo, en la cual se deben ingresar los siguientes datos del gráfico esfuerzo deformación mostrados en la tabla

Punto de la curva

Deformación unitaria

Esfuerzo [MPa]

1 0 0

2 0.001 75

3 0.002 150

4 0.003 225

5 0.004 240

6 0.005 250

7 0.025 300

8 0.060 355

9 0.100 390

10 0.150 420

11 0.200 435

12 0.250 449

13 0.275 450

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Material no lineal 7. Definir tamaño de malla, (Dividir línea en 20

elementos). 8. Realizar malla.

SOLUCIÓN 1. Definir el tipo de análisis (estático estructural).

2. Conjunto de controles de solución. (aparecerá la

ventana mostrada) Asegúrese de lo siguiente en la pestaña “Basic” A. Que “Large Static Displacements” este activo. (esto

incluye los efectos de grandes deformaciones en los resultados).

B. Que “Automatic time stepping” este en “on”. Permite a ANSYS determinar tamaños apropiados de los pasos de carga.

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Material no lineal C. Ingresar 20 como el número de pasos de carga.

D. Introducir un número máximo de pasos de carga de

1000. Esto detiene el programa si la solución no converge después de 1000 pasos.

E. Introducir un número mínimo de pasos de cargade 1.

F. Que todos los elementos de la solución están escritos en un archivo de resultados. Esto significa que en lugar de sólo registrar solo el último paso de carga, los datos para cada paso de carga son escritos en la base de datos.

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Material no lineal Asegúrese de lo siguiente en la pestaña “Nonlinear” A. Que “Line Search” esta en "On". Esta opción se utiliza

para ayudar al solucionador de Newton-Raphson a converger.

B. Que el número máximo de iteraciones se establece en 1000.

3. Aplicar restricciones.

4. Aplicar cargas, de 10,000 N en la dirección y positiva.

5. Resolver.

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Material no lineal POSTPROCESAMIENTO: 1. Visualizar el elemento bidimensional. Ir a: Utility Menu > PlotCtrls > Style > Size and Shape y activar “Display of element” 2. Mostrar el contorno de deformación. En la dirección y

(Y-Component of displacement).