Post on 02-Jan-2016
description
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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.
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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.
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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.
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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 geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Generació de volums
Extrude àrees
Dibuixar la següent àrea en 2D
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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)
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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)
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Rotació d’ àrees entorn d’un eix
Dibuixar la següent àrea en 2D
Generar l’eix de rotació mitjançant dos Keypoints
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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)
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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:
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
• 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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
És a dir, eliminem els volums vermell de l’esfera i blau del cilindre de la figura anterior:
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Exercici 1.Genereu els dos dominis següents:
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
Exercici 2. Genereu el domini següent en 3D.
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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
Generació de geometria
MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul
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