ANSYS apostila

PET ENGENHARIA CIVIL UFPR

2010

ANSYS 9.0

ANLISES ESTRUTURAIS

ANSYS 9.0

Temporada de Cursos PET Engenharia Civil

Programa de Educao Tutorial (PET) Engenharia Civil UFPR

ANSYS ED 9.0

GRUPO PET CIVIL 2010

Alexandre Be Amaral

Gabriel Grando Barbosa

Hugo Beguetto Netto

Jairo Henrique Melara de Camargo

Marcos Antonio Costantin Filho

Maria Anglica Castelli Martinez

Paola Dutra

Paulo Afonso Nunes

Ralph Magalhes Machado

Chrestenzen

Ricardo Pieralisi

Taiane Dalmagro

Thamires da Silva Matos

Vanessa Cristina Kramer

Sumrio i


Sumrio

1. Iniciando o ANSYS ................................................................................................................ 1

1.1. Executando o programa ANSYS ........................................................................................ 1

1.2. Conhecendo os componentes da tela do ANSYS .............................................................. 1

1.3. Utilizando o mouse............................................................................................................. 2

1.4. Utilizando os botes do mouse .......................................................................................... 4

2. Utilizando o programa ........................................................................................................... 5

2.1. Definies de pr-processo, soluo e ps-processo ........................................................ 5

2.2. Operao padro ................................................................................................................ 5

3. Utilizando o Help ................................................................................................................... 7

4. Operao padro Passo a Passo ......................................................................................... 9

4.1. Introduo do ttulo do problema ...................................................................................... 9

4.2. Alterando o nome dos arquivos ......................................................................................... 9

4.3. Incio da anlise .................................................................................................................. 9

4.4. Elementos ......................................................................................................................... 10

4.4.1. Definio do elemento .............................................................................................. 18

4.4.2. Definio das constantes geomtricas ...................................................................... 19

4.4.3. Definio das propriedades do material ................................................................... 20

4.5. Geometrias ....................................................................................................................... 20

4.5.1. Geometria com ns e elementos .............................................................................. 20

4.5.2. Geometria ................................................................................................................. 25

4.6. Condies de contorno .................................................................................................... 31

4.6.1. Aplicando apoio em ns ............................................................................................ 31

4.6.2. Aplicando foras em ns ........................................................................................... 31

4.6.3. Aplicando peso prprio ............................................................................................. 32

4.6.4. Aplicando carga distribuda sobre uma rea ............................................................. 32

4.6.5. Aplicando a fora simetricamente na rea ............................................................... 32

4.7. Gerao de malhas ........................................................................................................... 33

4.8. Soluo ............................................................................................................................. 33

4.9. Anlise dos resultados ...................................................................................................... 34

4.9.1. Gerando resultados do carregamento ...................................................................... 34

ii| ANSYS ED 9.0


4.9.2. Visualizando a deformao da estrutura .................................................................. 34

4.9.3. Gerando resultados do elemento ............................................................................. 35

4.9.4. Gerando resultados dos deslocamentos dos ns ..................................................... 35

4.9.5. Gerando Resultados das reaes nodais................................................................... 35

5. Exemplos de utilizao do ANSYS ...................................................................................... 37

Introduo ao ANSYS

iii


Introduo ao ANSYS

O ANSYS um software existe h quarenta anos e foi o pioneiro na aplicao de

mtodos de elementos finitos. O programa est dividido em trs ferramentas principais

chamadas: pr-processador (Preprocessor), soluo (Solution) e ps-processador

(Postprocessor).

O programa tambm destinado soluo de problemas mecnicos incluindo: anlise

de estruturas dinmicas e estticas, anlise de transferncia de calor e fluidodinmica, anlise

de problemas acsticos e tambm de eletromagnetismo.

Maiores detalhes sobre o funcionamento e utilizao do software sero apresentados

no decorrer da apostila.

Programa de Educao Tutorial (PET)

1. Iniciando o ANSYS

1.1. Executando o programa ANSYS

As opes de entrada no ANSYS so definidas no Menu Iniciar

ED 9.0 ANSYS.

1.2. Conhecendo os componentes da tela do ANSYS

A interface grfica do programa com o usurio composta por uma janela principal,

conforme a figura abaixo, onde:

A. Utility Menu contm

operaes com arquivos, selees e controles grficos. Para encerrar a execuo do

programa tambm se utiliza este Menu;

B. Main Menu - contm as funes bsicas do ANSYS, organizadas na forma de

processadores (Preprocessor

C. Toolbar contm atalhos para os comandos mais utilizados. Pode

prprios atalhos definindo abreviaes

Captulo 1 Iniciando o ANSYS


Iniciando o ANSYS

Executando o programa ANSYS

As opes de entrada no ANSYS so definidas no Menu Iniciar Programas

Figura 1: Executando o ANSYS

Conhecendo os componentes da tela do ANSYS


abaixo, onde:

ontm funes disponveis durante toda a seo do ANSYS, como


programa tambm se utiliza este Menu;

contm as funes bsicas do ANSYS, organizadas na forma de

Preprocessor, Solution, General postprocessor, etc.);

contm atalhos para os comandos mais utilizados. Pode

prprios atalhos definindo abreviaes para os comandos;

Iniciando o ANSYS 1

Engenharia Civil UFPR

Programas - ANSYS


funes disponveis durante toda a seo do ANSYS, como


contm as funes bsicas do ANSYS, organizadas na forma de

contm atalhos para os comandos mais utilizados. Pode-se adicionar seus

2| ANSYS ED 9.0


D. Input Window exibe as mensagens do programa e permite a digitao direta dos

comandos, sem utilizar os menus. Todos os comandos digitados anteriormente

aparecem numa lista para facilidade de consulta ou reutilizao;

E. Graphics Window

F. Output Window recebe as sadas em forma de texto do programa.

Pode-se alterar o tamanho e mover qualquer uma dessas janelas, bem como fech

com exceo do Output Window, que no pode ser fech

1.3. Utilizando o mouse

A

B

C

D

E

F


exibe as mensagens do programa e permite a digitao direta dos


aparecem numa lista para facilidade de consulta ou reutilizao;

a janela onde os grficos so exibidos;

recebe as sadas em forma de texto do programa.

se alterar o tamanho e mover qualquer uma dessas janelas, bem como fech

com exceo do Output Window, que no pode ser fechada.

Figura 2: Tela Inicial ANSYS

Utilizando o mouse

Figura 3: Utilizando o mouse

A

B

C

D

E


exibe as mensagens do programa e permite a digitao direta dos


recebe as sadas em forma de texto do programa.

se alterar o tamanho e mover qualquer uma dessas janelas, bem como fech-las,

Captulo 1 Iniciando o ANSYS 3


Diversas funes do ANSYS requerem a utilizao do mouse para identificar entidades

do modelo e definir localizao de coordenadas, ou ainda, para especificar pontos onde se

deseja obter resultados da soluo. Sempre que se utiliza o mouse, apresentado um menu

(picking menu ou picker) com opes relativas s aes que sero realizadas. A seguir temos

dois exemplos desses menus.

A. Function Title identifica a funo que est sendo realizada;

B. Pick Mode permite selecionar (marcar) ou remover da seleo (desmarcar) uma entidade.

Pode-se utilizar tanto essas opes no menu como o boto esquerdo do mouse para alternar

entre os dois modos. Para o modo marcar, o ponteiro do mouse uma seta para cima e para o

modo desmarcar, uma seta para baixo. Quando a ao se aplica escolha de entidades dentro

de um conjunto, existe outro grupo de opes:

o Single cada clique do mouse seleciona uma entidade;

o Box, polygon, circle pressione e arraste o mouse para abranger um conjunto

de entidades em um retngulo, polgono ou crculo, respectivamente.

C. Pick Status mostra o nmero de itens selecionados (Count) e os nmeros mnimo e

mximo de itens para a funo;

D. Picked Data exibe informaes sobre o item que est sendo escolhido. Na definio de

localizao, as coordenadas cartesianas globais e do plano de trabalho (Working Plane) so

mostradas. Na seleo de entidades, aparece o nmero da entidade. Essas informaes podem

ser vistas pressionando-se o mouse e arrastando o cursor sobre a janela grfica. Assim,

podem-se verificar as informaes antes de soltar o boto do mouse e marcar o item;

E. Keyboard Entry Options em alguns casos, pode ser necessrio entrar com os dados

atravs do teclado no Input Window. Por exemplo, para definir uma coordenada, pode ser

mais prtico digitar os valores do que marcar com o mouse. Neste caso, pose-se escolher entre

as coordenadas do plano de trabalho ou coordenadas cartesianas globais. Tambm pode ser

mais rpido utilizar uma lista de valores (List of Items) ou um intervalo de valores (Min, Max,

Inc);

F. Action Buttons botes que provocam as aes sobre as entidades marcadas:

o OK utiliza os itens marcados para executar a funo e fechar o menu;

o Apply utiliza os itens marcados para executar a funo, sem fechar o menu.

Permite, assim, continuar utilizando a funo para outra entidade ou grupo de

entidades. Equivale a pressionar o boto do meio do mouse na janela grfica;

o Reset desmarca todas as entidades e retorna o menu e a janela grfica ao

estado em que se encontrava na ltima vez que pressionou Apply;

o Cancel cancela a funo e fecha o menu;

o Pick All marca todas as entidades;

o Help carrega o sistema de ajuda com informaes sobre a funo que est

sendo executada.

4| ANSYS ED 9.0


1.4. Utilizando os botes do mouse

As operaes com os botes do mouse esto resumidas abaixo:

Boto esquerdo - marca ou desmarca a en

ponteiro do mouse. Pressionar o boto e arrastar o mouse permite verificar o item que

seria marcado antes de confirmar (soltando o boto).

Boto de rolagem -

boto Apply do Picking menu

Boto direito - alterna entre os modos marcar e desmarcar

Unpick do Picking menu

1.5. Hot Spots

Hot spots so localizaes que permitem selecionar entidades para realizar uma

funo. Por exemplo, quando h dois elementos adjacentes, o elemento

que tem o Hot Spot mais prximo ao ponteiro do mouse. Para reas, volumes e elementos, o

Hot Spot a localizao do centride.

dois extremos. Se os Hot Spots

for marcada, o programa apresentar o dilogo

e Previous, podem-se verificar as entidades e confirmar qual delas atravs do boto


Utilizando os botes do mouse

As operaes com os botes do mouse esto resumidas abaixo:

marca ou desmarca a entidade ou localizao mais prxima ao


seria marcado antes de confirmar (soltando o boto).

utiliza os itens marcados para executar a funo

icking menu.

alterna entre os modos marcar e desmarcar. Equivale aos botes

icking menu.

Figura 4: Caixa de dilogo Multiple Entities

so localizaes que permitem selecionar entidades para realizar uma

funo. Por exemplo, quando h dois elementos adjacentes, o elemento marcado ser aquele

mais prximo ao ponteiro do mouse. Para reas, volumes e elementos, o

centride. Linhas possuem trs Hot Spots: o meio e o prximo aos

pots de duas ou mais entidades so coincidentes e essa localizao

for marcada, o programa apresentar o dilogo Multiple Entities. Pressionando

se verificar as entidades e confirmar qual delas atravs do boto


tidade ou localizao mais prxima ao


utiliza os itens marcados para executar a funo. Equivale ao

le aos botes Pick e

so localizaes que permitem selecionar entidades para realizar uma

marcado ser aquele

mais prximo ao ponteiro do mouse. Para reas, volumes e elementos, o

: o meio e o prximo aos

de duas ou mais entidades so coincidentes e essa localizao

. Pressionando os botes Next

se verificar as entidades e confirmar qual delas atravs do boto OK.


2. Utilizando o programa

2.1. Definies de pr-processo, soluo e ps

Durante o pr-processo do modelo, constri

linhas, reas ou volumes.

constantes, e a possvel gerao de uma malha.

Aplicam-se condies de equilbrio para a estrutura, aplicam

que agiro sobre a estrutura e obtm

visualizao dos resultados, calculados pelo programa.

2.2. Operao padro

Captulo 2 Utilizando o programa


programa

processo, soluo e ps-processo

processo do modelo, constri-se a geometria do problema, criando

linhas, reas ou volumes. Tambm so definidos os materiais a serem

o de uma malha.

se condies de equilbrio para a estrutura, aplicam-se as cargas e momentos

que agiro sobre a estrutura e obtm-se a soluo. Durante o ps-processo

visualizao dos resultados, calculados pelo programa.

Figura 5: Fluxograma de Anlise Numrica

Utilizando o programa 5


se a geometria do problema, criando

em usados e suas

as cargas e momentos

processo ocorre a

Captulo 3 Utilizando o Help 7


3. Utilizando o Help

O ANSYS possui um sistema de ajuda que contm todos os seus manuais de usurio.

Podem-se obter informaes sobre praticamente quaisquer componentes da interface grfica

e comando ou conceitos do ANSYS. O sistema de ajuda acessado a partir do tpico Help no

Utility Menu ou pressionando-se o boto Help nas janelas de dilogo. Pode-se utilizar a pasta

Contedo, ndice, Pesquisar e Favoritos.


4. Operao padro

4.1. Introduo do ttulo do problema

a. No ANSYS Utility Menu

b. Na nova janela que aparecer, digitar novo ttulo NOME DO PROBLEMA e clicar

em OK.

4.2. Alterando o nome dos arquivos


b. Na nova janela que aparecer, digitar novo nome do arquivo nome do arquivo, e

clicar em OK.

4.3. Incio da anlise

Pretende-se escolher o tipo de anlise a ser executada, visando filtrar comandos a

serem apresentados na telas de entrada. O programa oferece anlise estrutural (

trmica (Thermal), de fluidos (ANSYS

exclusivas (FLOTRAN CFD).

a. No ANSYS Main Menu

b. Na nova janela que aparecer em

opo desejada, e clicar em

Captulo 4 Operao padro


Operao padro Passo a Passo

Introduo do ttulo do problema

Utility Menu, clicar em file e acessar a opo Change Title

Na nova janela que aparecer, digitar novo ttulo NOME DO PROBLEMA e clicar

Figura 6: Introduzindo o ttulo do problema

Alterando o nome dos arquivos

Utility Menu, clicar em file e acessar a opo Change Jobname

Na nova janela que aparecer, digitar novo nome do arquivo nome do arquivo, e

Figura 7: Alterando o nome de arquivos

se escolher o tipo de anlise a ser executada, visando filtrar comandos a

serem apresentados na telas de entrada. O programa oferece anlise estrutural (

), de fluidos (ANSYS Fluid) e de estruturas que no so mutuamente

Main Menu clicar em Preferences;

Na nova janela que aparecer em Discipline for filterind GUI Topics

opo desejada, e clicar em OK.

Operao padro Passo a Passo 9


Change Title...;

Na nova janela que aparecer, digitar novo ttulo NOME DO PROBLEMA e clicar

Change Jobname...;

Na nova janela que aparecer, digitar novo nome do arquivo nome do arquivo, e

se escolher o tipo de anlise a ser executada, visando filtrar comandos a

serem apresentados na telas de entrada. O programa oferece anlise estrutural (Structural),

) e de estruturas que no so mutuamente

Discipline for filterind GUI Topics selecionar a

10| ANSYS ED 9.0


4.4. Elementos

O programa possui diversos tipos de elementos, os utilizados durante o curso sero:

LINK 1

LINK um elemento que pode ser utilizado na soluo de uma grande variedade de

problemas de engenharia. Dependendo da aplicao, o elemento poder atua

barra de trelia, um elemento de ligao

bidimensional que pode ser submetido trao e compresso na direo de seu eixo, com dois

graus de liberdade por n: translaes na direo dos eixos coordenados x e y.


Figura 8: Definindo o tipo de anlise


um elemento que pode ser utilizado na soluo de uma grande variedade de

problemas de engenharia. Dependendo da aplicao, o elemento poder atua

barra de trelia, um elemento de ligao (link), uma mola etc. LINK 1

que pode ser submetido trao e compresso na direo de seu eixo, com dois


Figura 9 - Elemento LINK 1

Opes de anlise



um elemento que pode ser utilizado na soluo de uma grande variedade de

problemas de engenharia. Dependendo da aplicao, o elemento poder atuar como uma

um elemento

que pode ser submetido trao e compresso na direo de seu eixo, com dois


Opes de anlise

Captulo 4 Operao padro Passo a Passo 11


Caractersticas do elemento LINK 1:

Nome na biblioteca do ANSYS ED 9.0: LINK 1;

Ns: 2 (i - j);

Graus de liberdade: 2 DOF UX e UY, duas translaes segundo os eixos x e

y,respectivamente;

Constantes geomtricas:

A1 = rea da seo transversal;

A2 = ISTRN,deformao inicial dada por d/L, onde d a diferena entre o

comprimento do elemento L (como definido pelas localizaes dos ns I e J) e

o elemento no deformado.

Propriedades dos materiais: comando MP, label, NSET, valor, onde label :

EX = Mdulo de Elasticidade Longitudinal ou de Young: Exx;

ALPX = Coeficiente de Dilatao Trmica;

DENS = Massa especfica;

DAMP = Coeficiente de amortecimento.

Restries:

Este elemento assume uma barra reta, carregada axialmente em seus

extremos, de propriedades uniformes em todo seu comprimento;

O comprimento do elemento deve ser positivo, portanto os ns I e J no

podem ser coincidentes;

O elemento plano e deve estar no plano Oxy;

A rea da seo transversal no deve ser negativa;

A temperatura assumida com variao linear ao longo do comprimento da

barra;

A tenso uniforme na barra, decorrente da funo de interpolao dos

deslocamentos;

A deformao inicial tambm utilizada no clculo da matriz associada a

stress stiffness, para a primeira iterao cumulativa.

LINK 8

LINK 8 um elemento que pode ser bastante utilizado na soluo de vrios problemas

da rea de engenharia. Dependendo da aplicao, o elemento poder atuar em modelagens

de trelias, trao de cabos, links, etc. O LINK 8 um elemento tridimensional que pode ser

submetido trao e compresso de forma uniaxial, com trs graus de liberdade por n:

translaes nas direes x,y e z.

Figura 10: Elemento LINK 8

12| ANSYS ED 9.0



Nome na biblioteca do ANSYS ED 9.0: LINK 8;

Ns: 2 (i - j);

Graus de liberdade: 3 DOF UX, UY e UZ, trs translaes segundo os eixos x y e

z,respectivamente;


A1 = rea da seo transversal;

A2 = ISTRN,deformao inicial dada por d/L, onde d a diferena entre o

comprimento do elemento L (como definido pelas localizaes dos ns I e J) e

o elemento no deformado.

Propriedades dos materiais: comando MP, label, NSET, valor, onde label :

EX = Mdulo de Elasticidade Longitudinal ou de Young: Exx;


DENS = Massa especfica;

DAMP = Coeficiente de amortecimento.

Restries:

Este elemento assume uma barra reta, carregada axialmente em seus

extremos, de propriedades uniformes em todo seu comprimento;

O comprimento do elemento deve ser positivo, portanto os ns I e J no

podem ser coincidentes;

A rea da seo transversal no deve ser negativa;

A temperatura assumida com variao linear ao longo do comprimento da

barra;

A tenso uniforme na barra, decorrente da funo de interpolao dos

deslocamentos;

A deformao inicial tambm utilizada no clculo da matriz associada a

stress stiffness, para a primeira iterao cumulativa.

LINK 10

LINK 10 um elemento tridimensional, no linear, com a possibilidade de atuar apenas

na trao ou apenas na compresso. Com a opo de atuar apenas na trao, a rigidez

removida se o elemento comprimido (simulando um cabo solto). A flexo no est includa.

Figura 11 - Elemento LINK 10




Nome na biblioteca do ANSYS 9.0: LINK 10;

Ns: 2 (i j)

Graus de liberdade: 3 DOF - UX, UY e UZ, trs translaes segundo os eixos x, y e

z,respectivamente;

KEYOPT (2) =

0 Sem rigidez associada ao cabo solto;

1 Pequena rigidez associada ao cabo solto para movimentos

longitudinais;

2 Pequena rigidez associada ao cabo solto para movimentos

longitudinais e perpendiculares (aplicveis apenas com stress stiffening).

KEYOPT (3) =

0 Opo de atuar com o cabo apenas na trao;

1 Opo de atuar como cabo apenas na compresso (folga).


R1 = rea da seo transversal;

R2 = ISTRN deformao inicial. Se ISTRN for KEYOPT (3) = 0, o cabo

inicialmente solto. Se ISTRN for positivo e LEYOPT (3) = 1, o cabo possui

inicialmente uma folga.

Propriedades dos materiais: Comando MP, label, NSET, valor onde label :

EX= Mdulo de Elasticidade;


DENS = Densidade.

Restries:

Comprimento do elemento deve ser positivo;

rea da seo transversal no deve ser negativa;

Se ISTRN = 0.0, a rigidez do elemento includa no primeiro substep;

O Procedimento de soluo o seguinte: a condio do elemento no incio do

primeiro subsetp determinada pelo dado de entrada da deformao inicial.

Se este valor negativo, para a opo de cabo em trao ou positivo para a

opo de folga da compresso, ento a rigidez do elemento adotada como

nula para este substep. Se no final do substep STAT=2, descartada a rigidez

do elemento para o prximo passo. Se STAT=1, a rigidez do elemento

includa no prximo passo. Se nenhum outro efeito est presente, a

convergncia ocorre caso o status no mude entre dois substeps consecutivos;

O Elemento no linear e requer uma soluo iterativa. Substeps que no

convergem no esto em equilbrio;

A deformao inicial utilizada no clculo da matriz associada a stress

stiffness, para a primeira iterao cumulativa. Stress stiffening deve sempre

ser usado na soluo de problemas envolvendo cabos em suspenso visando

estabilidade numrica.

14| ANSYS ED 9.0


BEAM 3

BEAM 3 um elemento uniaxial, bidimensional, linear com capacidades de atuar na

trao, compresso e flexo. O elemento tem trs graus de liberdade por n, sendo elas, duas

translaes segundo os eixos x e y, e uma rotao em torno do eixo z.

Figura 12: Elemento BEAM 3

Caractersticas do elemento BEAM 3:

Nome na biblioteca do ANSYS 9.0: BEAM 3;

Ns: 2 (i j)

Graus de liberdade: 3 DOF- UX, UY e UZ, duas translaes segundo os eixos x, y e uma

rotao ao redor do eixo z;

KEYOPT (6) =

0 No mostra como resultado a atuao das foras e momentos sobre o

elemento;

1 Mostra a atuao de foras e momentos no sistema de coordenadas

do elemento;

KEYOPT (9) =

N Usado para informar o nmero N de pontos intermedirios entre os

ns i e j que se solicitam os resultados (cabo);


R1 = rea da seo transversal A;

R2 = Momento de Inrcia Iz;

R3 = Espessura na direo y;


EX= Mdulo de Elasticidade Longitudinal ou de Young: Exx;


DENS = Densidade;

G = Mdulo de Elasticidade Transversal;

Restries:


rea da seo transversal no deve ser negativa.



BEAM 4

BEAM 4 um elemento uniaxial, bidimensional, linear com capacidades de atuar na

trao, compresso, toro e flexo. O elemento tem seis graus de liberdade por n, sendo

elas, trs translaes segundo os eixos x, y e z e trs rotaes em torno de tais eixos.

Figura 13 - Elemento BEAM 4



Ns: 3 (i j - k), sendo o n k opcional;

Graus de liberdade: 6 DOF - UX, UY, UZ, ROTX, ROTY e ROTZ, trs translaes segundo

os eixos x, y e z, e trs rotaes ao redor dos eixos x,y e z,respectivamente;


R1 = rea da seo transversal A;

R2 = Momento de Inrcia Iz;

R3 = Momento de Inrcia Iy;

R4 = Espessura na direo z;

R5 = Espessura na direo y;

R6 = ngulo de orientao.

Figura 14: Seo Transversal

16| ANSYS ED 9.0





DENS = Densidade;

G = Mdulo de Elasticidade Transversal.

Restries:


rea da seo transversal no deve ser negativa.

BEAM 44

BEAM 44 um elemento uniaxial, tridimensional, linear com capacidades de atuar na

trao, compresso, toro e flexo. Este elemento permite uma seo no necessariamente

simtrica, diferentes na seo inicial e final do elemento, permitindo ainda que o n final

tenha um trecho onde pode ser aplicado offset. Se estes efeitos no so necessrios, o

elemento BEAM 4 deve ser utilizado. Est includa a capacidade de resolver problemas com

stress stiffening. Deformaes devido ao cisalhamento e fundao elstica so efeitos tambm

disponveis neste elemento.

Figura 15 - Elemento BEAM 44



Ns: 3 (i j - k),sendo o n k opcional;

Graus de liberdade: 6 DOF - UX, UY, UZ, ROTX, ROTY e ROTZ, trs translaes segundo

os eixos x, y e z e trs rotaes ao redor dos eixos x,y e z,respectivamente;

KEYOPT (7) =

1 Libera rotao em torno de z para o n I;

10 Libera rotao em torno de y para o n I;

100 Libera rotao em torno de x para o n I;

1000 Libera translao na direo de z para o n I;

10000 Libera translao na direo de y para o n I;



100000 Libera a translao na direo de x para o n I.

KEYOPT (8) =

Idem ao anterior, para o n J;

KEYOPT (9) =

N Usado para informar o nmero N de pontos intermedirios entre os

ns i e j que se solicitam os resultados;




DENS = Densidade;


Restries:

O elemento no deve ter comprimento, rea ou momento de inrcia nulo.

SHELL 63 ( Shell Eslastic 4node 63 )

O elemento tem seis graus de liberdade por n, sendo elas, trs translaes segundo

os eixos x, y e z e trs rotaes em torno de tais eixos.

Figura 16: Elemento SHELL 63

Caractersticas do elemento Shell 63:

Nome na biblioteca do ANSYS 9.0: SHELL 63;

Ns: 4 (i j k l)

Graus de liberdade: 6 DOF- UX, UY, UZ, ROTX, ROTY e ROTZ.




DENS = Densidade;


Restries:

No so permitidos elementos de rea nula.

18| ANSYS ED 9.0


SHELL 93



Caractersticas do elemento

Nome na biblioteca do ANSYS 9.0:

Ns: 8 (i j k l m

Graus de liberdade: 6 DOF

Propriedades dos materiais: Comando



DENS = Densidade;


Restries:


A variao trmica transversal dada como linear tanto atravs d

quanto em sua superfcie.

4.4.1. Definio do elemento

Para escolher o elemento a ser utilizado na anlise segue

a. Dentro do Preprocessor

b. Dentro do Element Type

c. Na nova janela que abrir, clicar em

d. Outra janela se abrir ento no

elemento desejado, e clicar em

Por exemplo, no caso da utilizao do elemento




Figura 17: Elemento SHELL 93

Caractersticas do elemento Shell 93:

Nome na biblioteca do ANSYS 9.0: SHELL 63;

m n o p )

6 DOF- UX, UY, UZ, ROTX, ROTY e ROTZ.

Propriedades dos materiais: Comando MP, label, NSET, valor onde label

= Mdulo de Elasticidade;

= Coeficiente de Dilatao Trmica;

= Densidade;

= Mdulo de Elasticidade Transversal.


A variao trmica transversal dada como linear tanto atravs d

quanto em sua superfcie.

4.4.1. Definio do elemento

Para escolher o elemento a ser utilizado na anlise segue-se os seguintes passos:

Preprocessor, selecionar Element Type;

Element Type, selecionar Add/Edit/Delete;

Na nova janela que abrir, clicar em Add para selecionar um novo elemento.

Outra janela se abrir ento no Library of Element Types

elemento desejado, e clicar em OK.

Por exemplo, no caso da utilizao do elemento Link 2D spar 1:



label :

A variao trmica transversal dada como linear tanto atravs do elemento

se os seguintes passos:

para selecionar um novo elemento.

Library of Element Types selecionar o


Figura 18

4.4.2. Definio das constantes geomtricas

Neste item informa-se ao programa as constantes geomtricas como a espessura do

elemento, rea da seo transversal, entre outr


b. Dentro do Real Constants

c. Na nova janela que abrir, clicar em

d. Uma nova janela que

em Choose element type

e. A janela Real Constants Set Number 1, for LINK 1

as constantes que se pede, no exemplo do elemen

i. Real Constant Set N.o

ii. Cross

f. Clicar em Apply

g. Estes passos devem ser seguidos para quantos elementos tiver, para finalizar

clicar em OK

Figura 19: Exemplo de definio das constantes



18: Exemplo de utilizao do elemento Link 2D spar 1

4.4.2. Definio das constantes geomtricas

se ao programa as constantes geomtricas como a espessura do

elemento, rea da seo transversal, entre outros. Para isso segue-se os seguintes passos:

Preprocessor, selecionar Real Constants;

Real Constants, selecionar Add/Edit/Delete;

Na nova janela que abrir, clicar em Add... para adicionar novas constantes;

Uma nova janela que se abrir ento deve-se selecionar o tipo de elemento

Choose element type, por exemplo o elemento LINK 1 e clicar em

Real Constants Set Number 1, for LINK 1 ir aparecer. Deve

as constantes que se pede, no exemplo do elemento LINK 1:

Real Constant Set N.o = 1

Cross-sectional Area = 0.05

Apply;

Estes passos devem ser seguidos para quantos elementos tiver, para finalizar

OK.

Exemplo de definio das constantes geomtricas do elemento LINK 1



se ao programa as constantes geomtricas como a espessura do

se os seguintes passos:

... para adicionar novas constantes;

se selecionar o tipo de elemento

e clicar em OK;

ir aparecer. Deve-se inserir

Estes passos devem ser seguidos para quantos elementos tiver, para finalizar

geomtricas do elemento LINK 1

20| ANSYS ED 9.0


4.4.3. Definio das propriedades do material

Neste item informa-

como o mdulo de elasticidade, o coeficiente de Poisson,

a. Dentro do Pr

b. Dentro do Material Propos

c. Na nova janela que abrir, para o

Material Models Available

necessrio. Por exemplo, no caso do elemento

Structural>Linear>Elastic>Isotropic

Elasticidade do material) e o

fechar a janela

Figura 20: Exemplo de definio das propriedades do material do elemento LINK 1

4.5. Geometrias

H varias maneiras de se criar a geometria do problema a ser

em problemas com ns e elemen

4.5.1. Geometria com ns e elementos

Numerando ns e elementos

No ANSYS Utility Menu

a. Na nova janela que aparecer,

NODE ->

b. Clicar em OK


4.4.3. Definio das propriedades do material

se ao programa propriedades especficas do material utilizado,

de elasticidade, o coeficiente de Poisson, a densidade, entre outros.

Preprocessor, selecionar Material Props;

Material Propos, selecionar Material Models;

Na nova janela que abrir, para o Material Model Number 1

Material Models Available preencher as propriedades de acordo com o

necessrio. Por exemplo, no caso do elemento LINK 1, seria selecionado:

Structural>Linear>Elastic>Isotropic, e ento preenchido o

Elasticidade do material) e o PRXY (coeficiente de Poisson),

fechar a janela Define Material Model Behavior.

Exemplo de definio das propriedades do material do elemento LINK 1

H varias maneiras de se criar a geometria do problema a ser estudado. Pode

em problemas com ns e elementos, e problemas com geometrias.

4.5.1. Geometria com ns e elementos

ns e elementos

Utility Menu clicar em PlotCtrls e acessar a opo Numbering

Na nova janela que aparecer, selecionar:

Node Numbers - ON

Elem/Attrib numbering - Element Numbers

OK.


do material utilizado,

a densidade, entre outros.

Material Model Number 1, no quadro

preencher as propriedades de acordo com o

, seria selecionado:

, e ento preenchido o EX (Mdulo de

), clicar em OK e

Exemplo de definio das propriedades do material do elemento LINK 1

estudado. Pode-se dividir

Numbering.


Criando ns por coordenadas

Pode-se desenhar a geometria do problema fornecendo as coordenadas dos ns.

a. Dentro de Preprocessor

CS;

b. Na nova janela que abrir, inserir um

NODE Node Number

trabalhando com um modelo 2D, utiliza

c. Por exemplo:

i.

ii.

d. Clicar em Ap

e. Aps aplicar todos os ns clicar em



Figura 21: Numerando ns e elementos

Criando ns por coordenadas

se desenhar a geometria do problema fornecendo as coordenadas dos ns.

Preprocessor selecionar Modeling, Create, Nodes

Na nova janela que abrir, inserir um nmero para o n que ser criado em

NODE Node Number e as coordenadas X, Y e Z (no caso de se estar

trabalhando com um modelo 2D, utiliza-se apenas as coordenas X e Y);

Por exemplo:

i. NODE Node Number: 1

ii. X, Y e Z Locations in active CS: X = 0 Y = 0

pply;

Aps aplicar todos os ns clicar em OK.

Figura 22: Criando ns por coordenadas



se desenhar a geometria do problema fornecendo as coordenadas dos ns.

Nodes, In Active

para o n que ser criado em

no caso de se estar

se apenas as coordenas X e Y);

22| ANSYS ED 9.0


Criando ns entre ns pr

Com esta ferramenta podemos criar ns entre ns que j existiam.

a. Dentro de

Between Nodes

b. Na nova janela que abrir, apontar os ns extremos, anteriormente criados, e

clicar em OK

c. Uma nova janela se abrir. Ento determinar,

criados entre os ns selecionados), clicar em

Figura

Criando ns pelo comando de gerao

H a possibilidade se de criar ns copiando


b. Na nova janela, clicar em

c. Na nova janela

i. ITIME

ii. DZ = X (I

iii. NINC


s pr existentes

Com esta ferramenta podemos criar ns entre ns que j existiam.

Dentro de Preprocessor selecionar Modeling, Criate

Between Nodes;

Na nova janela que abrir, apontar os ns extremos, anteriormente criados, e

OK;

Uma nova janela se abrir. Ento determinar, NFILL (Nmero de ns a serem

criados entre os ns selecionados), clicar em OK e os ns sero criados.

Figura 23: Criando ns entre ns pr existentes

Criando ns pelo comando de gerao

H a possibilidade se de criar ns copiando-os de um pr existente.

Preprocessor selecionar Modeling, Copy, Nodes

janela, clicar em PICK ALL;

Na nova janela Copy nodes [NGEN], determinar:

ITIME = X (Nmero total de cpias, incluindo o modelo);

= X (Incremento na coordenadas Z);

NINC = X (Incremento no nmero do n);


Criate, Nodes, Fill

Na nova janela que abrir, apontar os ns extremos, anteriormente criados, e

(Nmero de ns a serem

e os ns sero criados.

Nodes, Copy;

pias, incluindo o modelo);


Figura

Selecionando propriedades a serem atribudas ao elemento

Quando se est trabalhando com dois ou mais tip

na malha devemos selecionar quais das propriedades e das geometrias j fornecidas

ser inseridas nos elementos a ser

a. Dentro de

Elements Attributes

b. Na nova janela que abrir preencher.

Figura 25: Selecionando propriedades a serem



Figura 24: Criando ns pelo comando de gerao

Selecionando propriedades a serem atribudas ao elemento

trabalhando com dois ou mais tipos de elementos, antes de inser

na malha devemos selecionar quais das propriedades e das geometrias j fornecidas

ser inseridas nos elementos a serem criados.

Dentro de Preprocessor selecionar Modeling, Create

Elements Attributes;

Na nova janela que abrir preencher.

Selecionando propriedades a serem atribudas a elementos



os de elementos, antes de inseri-los

na malha devemos selecionar quais das propriedades e das geometrias j fornecidas devem

Create, Elements,

24| ANSYS ED 9.0


Criando elemento entre ns


Numbered,

b. Na nova janela que abrir, apontar os ns que se deseja aplicar

clicar em Apply

c. Continuar a criar os elementos com as propriedades selecionadas

desejar criar outros elementos com propriedades diferentes daquelas

selecionadas, basta retornar e

seguir criando os demais elementos necessrios a es

Criando elementos pelo comando de gerao

H a possibilidade se de criar elementos copiando


Numbered;

b. Na nova janela, clicar em

preexistentes);

c. Na nova janela [EGEN], que copia os elementos, numerando

i. ITIME

ii. NINC


Criando elemento entre ns

Preprocessor selecionar Modeling, Create,

Thru Nodes;

Na nova janela que abrir, apontar os ns que se deseja aplicar

Apply.

a criar os elementos com as propriedades selecionadas


selecionadas, basta retornar e fazer as modificaes necessrias.

seguir criando os demais elementos necessrios a estrutura.

Figura 26: Criando elemento entre ns

Criando elementos pelo comando de gerao

H a possibilidade se de criar elementos copiando-os de um pr existente.

Preprocessor selecionar Modeling, Copy,

Na nova janela, clicar em Pick All (que seleciona todos os elementos

preexistentes);

Na nova janela [EGEN], que copia os elementos, numerando-os:

ITIME = X (Nmero total de cpias, incluindo o modelo);

NINC = X (Incremento no nmero do n).


, Elements, Auto

Na nova janela que abrir, apontar os ns que se deseja aplicar o elemento e

a criar os elementos com as propriedades selecionadas. Ao se


fazer as modificaes necessrias. E ento,

os de um pr existente.

, Elements, Auto

(que seleciona todos os elementos

os:

= X (Nmero total de cpias, incluindo o modelo);


Figura

4.5.2. Geometria

Numerando reas, linhas e


b. Na nova janela que aparecer,

i. Keypoints

ii. Lines

iii. Area

c. Clicar em OK

Figura



Figura 27: Criando elementos pelo comando de gerao

Numerando reas, linhas e keypoints

Utility Menu clicar em PlotCtsls e acessar a opo

Na nova janela que aparecer, selecionar:

Keypoints - ON

Lines - ON

- ON

OK.

Figura 28: Numerando reas, linhas e keypoints



e acessar a opo Numbering ;

26| ANSYS ED 9.0


Criando keypoints por coordenadas

Com esta opo podemos criar um

keypoints na malha, ligamo-los por linhas e ativamos a ferramenta que gera a rea solida.


Active CS;

b. Na nova janela que abrir, inserir um nmero para o

em NPT e as coordenadas X e Y;

c. Clicar em Apply

Criando linhas entre

Depois de se criar os keypoints


Straight Line

b. Na nova janela que abrir, para criar as linhas, apontar para os

desejados e clicar em Apply, ao finalizar clicar em

Criando reas

Nesta ferramenta pode

keypoints, linhas, entre outros. Ou pode

outros polgonos (Polygon) apenas fornecendo suas dimenses

o Criando reas ligando keypoints


Through KPs;

b. Na nova janela que abrir, apontar para todos os

menor nmero e retornando a ele, por exemplo, 1,2,3,4,5,1, e clicar em


por coordenadas

Com esta opo podemos criar uma geometria slida, primeiramente definimos os

los por linhas e ativamos a ferramenta que gera a rea solida.


Na nova janela que abrir, inserir um nmero para o keypoint

e as coordenadas X e Y;

Apply e ao finalizar todos os keypoints, clicar em

Criando linhas entre keypoints

keypoints na mala, devemos lig-los entre linhas.


Straight Line;

Na nova janela que abrir, para criar as linhas, apontar para os

desejados e clicar em Apply, ao finalizar clicar em OK.

Nesta ferramenta pode-se criar uma rea arbitrariamente (Arbitrary

, linhas, entre outros. Ou pode-se criar retngulos (Rectangle), crculos (

) apenas fornecendo suas dimenses.

ligando keypoints

Preprocessor selecionar Modeling, Create, Area

Na nova janela que abrir, apontar para todos os keypoints, comeando pelo de

mero e retornando a ele, por exemplo, 1,2,3,4,5,1, e clicar em

Figura 29: Criando reas ligando keypoints


lida, primeiramente definimos os

los por linhas e ativamos a ferramenta que gera a rea solida.

, Keypoints, In

keypoint que ser criado

clicar em OK.

los entre linhas.

, Lines, Lines,

Na nova janela que abrir, para criar as linhas, apontar para os keypoints

Arbitrary), ligando

), crculos (Circle) e

Area, Arbitrary,

, comeando pelo de

mero e retornando a ele, por exemplo, 1,2,3,4,5,1, e clicar em OK.


o Criando um retngulo por suas dimens

Dentro do Preprocessor

trs opes:

By 2 Corners

Figura

Sendo:

WP X coordenada X do vrtice inferior esquerdo;

WP Y coordenada Y do vrtice inferior esquerdo;

Width dimenso da base da figura

Height dimenso da altura da figura

By Centr & Corner

Figura



Criando um retngulo por suas dimenses

Preprocessor selecionar Modeling, Create, Area,

Figura 30: Criando retngulo com a opo By 2 Corners

coordenada X do vrtice inferior esquerdo;

coordenada Y do vrtice inferior esquerdo;

dimenso da base da figura (eixo x);

dimenso da altura da figura (eixo y).

r & Corner

Figura 31: Criando retngulo com a opo Centr & Corner



, Rectangle, h

28| ANSYS ED 9.0


Sendo:

WP X coordenada X do centro da figura;

WP Y coordenada Y do centro da figura;

Width dimenso da base da figura

Height dimenso da altura da figura (eixo y).

By Dimensions

Figura

Nesta opo necessrio fornecer as coordenadas dos pontos de uma das diagonais

do retngulo.

o Criando um crculo por suas dimenses

Dentro do Preprocessor

opes:

Solid Circle

Permite a criao de um crculo slido, ao serem fornecidas as coordenadas do seu

centro e o raio.

Figura


coordenada X do centro da figura;

coordenada Y do centro da figura;

dimenso da base da figura (eixo x);

dimenso da altura da figura (eixo y).

Figura 32: Criando retngulo com a opo By Dimensions


por suas dimenses

Preprocessor selecionar Modeling, Create, Area,


Figura 33: Criando crculo com a opo Solid Circle



, Circle, h cinco



Annulus

Permite a criao de um anel ao serem fornecidas as coordenadas do seu centro e os

raios (maior e menor).

Figura

Partial Annulus

Permite a criao de parte de um anel ao serem fornecidas as coordenadas do centro

do anel, os raios (maior e menor) e as dimenses do cortes.

Figura




Figura 34: Criando crculo com a opo Annular


do anel, os raios (maior e menor) e as dimenses do cortes.

Figura 35: Criando crculo com a opo Partial Annulus





30| ANSYS ED 9.0


By End Points

Permite a criao de um crculo slido ao serem fornecidas quatro coordenadas.

Figura

By Dimensions

Permite a criao de um setor circular ou de um pedao de um anel ao serem

fornecidas as dimenses do raio maior e

valor da angulao.

Figura

o Subtraindo reas

a. Dentro do

Subtract, Areas

b. No caso de querer subtrair a rea 2 da

apontar a rea 1 e clicar em


criao de um crculo slido ao serem fornecidas quatro coordenadas.

Figura 36: Criando crculo com a opo By End Points


do raio maior e menor (se existir, caso contrario coloca

Figura 37: Criando crculo com a opo By Dimensions

Dentro do Preprocessor selecionar Modeling, Operate

Areas;

de querer subtrair a rea 2 da rea 1 por exemplo, na nova janela

tar a rea 1 e clicar em Apply, apontar rea 2 e clicar em


criao de um crculo slido ao serem fornecidas quatro coordenadas.


menor (se existir, caso contrario coloca-se zero), e o

Operate, Booleans,

rea 1 por exemplo, na nova janela

, apontar rea 2 e clicar em OK.


o Criando volumes

Para a criao de volumes tambm h a possibilid

bloco, um cilindro, um prisma, entre outros. Segue detalhado o processo para se obter um

cilindro, como exemplo.

a. Dentro do

Cilynder, Solid Cilynder

b. Na nova janela que abrir, inserir:

i. WPX

ii. WPY

iii. Radius

iv. Depth

4.6. Condies de contorno

4.6.1. Aplicando apoio em ns


Displacement, On Nodes

b. Na nova janela que abrir apontar o n que se deseja fixar o

c. Outra janela ira aparecer ento

a opo desejada dentre as listadas abaixo

ALL DOF

UX restringir o movimento do n na direo do eixo x

UY restringir o movimento do n na direo do eixo y

d. Clicar em OK aps finalizar

4.6.2. Aplicando foras em ns


Force/Moment, On Nodes

b. Apontar o n que se deseja aplicar a fora e clicar em

c. Na nova janela inserir:

i. Direction of forca/mom

ii. VALUE Force /moment value

negativo.

d. Clicar em OK.



Para a criao de volumes tambm h a possibilidade de criar arbitrariamente


Dentro do Preprocessor selecionar Modeling, Create

Solid Cilynder;

janela que abrir, inserir:

- coordenada X do centro da base;

Y - coordenada Y do centro da base;

Radius - raio da base;

Depth - altura do cilindro.

4.6. Condies de contorno

4.6.1. Aplicando apoio em ns

Preprocessor selecionar Loads, Define Loads, Apply

On Nodes;

Na nova janela que abrir apontar o n que se deseja fixar o apoio e clicar em

Outra janela ira aparecer ento deve-se selecionar no campo DOFs to be constrained

dentre as listadas abaixo e clicar em Apply:

restringir o movimento do n em todas as direes

restringir o movimento do n na direo do eixo x

restringir o movimento do n na direo do eixo y

aps finalizar a aplicao de todos os apoios.

4.6.2. Aplicando foras em ns

Preprocessor selecionar Loads, Define Loads , Apply

On Nodes;

Apontar o n que se deseja aplicar a fora e clicar em Apply;

inserir:

Direction of forca/mom - direo em que a fora est atuando (FX / FY / FZ)

Force /moment value valor da fora, indicando o sinal de positivo ou

Figura 38: Aplicando uma fora em um n



ade de criar arbitrariamente um


Create, Volumes,

Apply, Sructural,

apoio e clicar em Apply;

DOFs to be constrained

restringir o movimento do n em todas as direes

restringir o movimento do n na direo do eixo x

Apply, Structural,

atuando (FX / FY / FZ)

valor da fora, indicando o sinal de positivo ou

32| ANSYS ED 9.0


e. Dentro do Preprocessor

gravar o primeiro STEP

f. Na janela inserir:

i. LSNUN Load step file number n

g. Clicar em OK;

h. Dentro do Preprocessor

Data, All Forces ,

i. Clicar em OK.

4.6.3. Aplicando peso prprio


Inertia, Gravity, Global

b. Na nova janela [ACEL] inserir:

i. ACELY - valor do peso

Observao: para aplicar o peso prprio agindo no sentindo contrrio ao eixo y, usa

sinal positivo.

4.6.4. Aplicando carga distribuda sobre


Pressure, On Areas

b. Apontar a rea e clicar em

c. Na nova janela inserir o v

i. VALUE - valor

ii. LKEY

d. Clicar em OK.

4.6.5. Aplicando a fora simetricamente na rea


Displacement, Symmetry B.C.

b. Na nova janela que abrir apontar as linhas extremas da


Preprocessor selecionar Loads, Load Step Opts, Write LS File

STEP de cargas;

LSNUN Load step file number n nmero para o primeiro STEP

Figura 39: Gravando Step de cargas

Preprocessor selecionar Loads, Define Loads, Delete

, On All Nodes;

.6.3. Aplicando peso prprio


Global;

nova janela [ACEL] inserir:

valor do peso.

: para aplicar o peso prprio agindo no sentindo contrrio ao eixo y, usa

4.6.4. Aplicando carga distribuda sobre uma rea


On Areas;

rea e clicar em OK;

Na nova janela inserir o valor da carga a ser distribuda na rea:

valor

6.5. Aplicando a fora simetricamente na rea


Symmetry B.C., On lines;

Na nova janela que abrir apontar as linhas extremas da rea e clicar em


Write LS File para

STEP de carga

Delete, All Load

Apply, Structural,

: para aplicar o peso prprio agindo no sentindo contrrio ao eixo y, usa-se

Apply, Structural,

Apply, Structural,

e clicar em OK.



4.7. Gerao de malhas

Antes de gerar uma malha em um modelo, at mesmo antes da criao do modelo,

importante pensar qual a malha apropriada, a malha livre (free) ou mapeada (maped). A

malha livre no tem nenhuma restrio em termos de forma do elemento e no tem nenhum

padro de gerao de malha. A malha mapeada tem restries tanto na forma do elemento

quanto ao padro de gerao de malha.

Figura 40: Gerao de malhas

Quando gerada uma malha mapeada em uma rea pode-se usar tanto elementos

quadrangulares quanto triangulares, enquanto um volume com o mesmo tipo de malha pode

usar somente elementos hexagonais. Uma malha mapeada tem sua distribuio de malhas

normalmente regular e em linhas retas. Se voc quiser utilizar esse tipo de malha deve

conceber um modelo que respeite todos os critrios.

Gerar malha por rea

a. Dentro do Preprocessor selecionar Meshing, Mesh, Area, Free +;

b. Na nova janela apontar a rea desejada ;

c. Clicar em OK.

Refinando a malha por keypoints

a. Dentro do Preprocessor, Meshing, Modify Mesh, Refine Mesh, at

Keypoints;

b. Apontar o keypoint desejado;

c. Na nova janela selecionar LEVEL of refinement, fornecer o nvel desejado e

clicar em OK.

4.8. Soluo

Primeira opo

a. No ANSYS Main Menu dentro do Solution clicar em Solve, From LS Files para

resolver lendo os dados dos arquivos LS;

b. Na nova janela Solve Load Step Files inserir:

i. LSMIN 1

ii. LSMAX 2

iii. LSINC 1

c. Clicar em OK.

34| ANSYS ED 9.0


Segunda opo


b. Na janela Information: Solution is done

4.9. Anlise dos resultados

Uma das ferramentas do software o p

apresentam os resultados do problema

4.9.1. Gerando resultados do carregamento

Quando feito o uso de mais de um S

separadamente.


no caso do primeiro

b. Ento, ainda dentro do General Postproc clicar em Element Table.

Table, Add;

c. Na nova janela, definir:

i. LAB - FX

ii. Item, comp

d. Clicar em OK

e. Aps, verificar a listagem da tabela e clicar em

Figura

4.9.2. Visualizando a deformao da estrutura

a. No ANSYS Main Menu dentro do

Shape para visualizar a configurao deformada da estrutura;

b. Na janela Plot Deformed Shape


ANSYS Main Menu dentro do Solution clicar em Solve,

Information: Solution is done clicar em Close.

4.9. Anlise dos resultados

s ferramentas do software o ps-processo, no qual so gerados

m os resultados do problema proposto ao programa.

4.9.1. Gerando resultados do carregamento

do feito o uso de mais de um Step de carga faremos a gerao de resultados

ANSYS Main Menu dentro do General Postproc, clicar em

caso do primeiro Step clicar em First Set;

Ento, ainda dentro do General Postproc clicar em Element Table.

;

Na nova janela, definir:

FX

comp By sequence number SMISC

SMISC, 1

OK (Define itens adicionais para a tabela de resultados)

verificar a listagem da tabela e clicar em Close.

Figura 41: Gerando resultados do carregamento

4.9.2. Visualizando a deformao da estrutura

dentro do General Postproc clicar em Plot Results,

para visualizar a configurao deformada da estrutura;

Plot Deformed Shape, selecionar a opo Def+undeformed e clicar em


, Current LS;

so gerados grficos que

tep de carga faremos a gerao de resultados

clicar em Read Results,

Ento, ainda dentro do General Postproc clicar em Element Table. Define

(Define itens adicionais para a tabela de resultados);

clicar em Plot Results, Deformed

e clicar em OK.


4.9.3. Gerando resultados do elemento


Plot, Line Elem Res para plotar os resultados do elemento;

b. Na janela Plot Line - Element Results

i. LABI - FX

ii. LABJ - FX

c. Clicar em OK. Os resultados aparecero em uma escala de cores.

Figura

4.9.4. Gerando resultados dos deslocamentos dos ns


Solution ;

b. Inserir na janela que abrir:

i. Item, comp - DOF solution

c. Clicar em OK;

d. No ANSYS Main Menu dentro do

Solution para listar as reaes nodais;

e. Inserir na janela que abrir:

i. Lab - All Struc Forc F

f. Clicar em OK.

4.9.5. Gerando Resultados das reaes


Solution ;

b. Inserir na janela que abrir:

i. Lab - All Struc Forc F

c. Clicar em OK.



4.9.3. Gerando resultados do elemento

dentro do General Postproc clicar em Plot Re

para plotar os resultados do elemento;

Element Results, selecionar:

Os resultados aparecero em uma escala de cores.

Figura 42: Caixa de dilogo Plot Line - Element Results

4.9.4. Gerando resultados dos deslocamentos dos ns

dentro do General Postproc clicar em List Results

Inserir na janela que abrir:

DOF solution - All Us UCOMP


para listar as reaes nodais;


All Struc Forc F

4.9.5. Gerando Resultados das reaes nodais



All Struc Forc F



Plot Results, Contour

List Results, Nodal

List Results, Reaction

List Results, Reaction

Captulo 5 Exemplos de utilizao do ANSYS 37


5. Exemplos de utilizao do ANSYS

Exemplo 1

O exemplo apresentado a seguir visa demonstrar os procedimentos necessrios

quando introduzimos a hiptese de mais de uma condio de carregamento atuando na

estrutura. Trata-se de uma trelia plana composta por 7 ns e 11 barras, submetida a 3

diferentes condies de carregamento. A figura 43 mostra a geometria da trelia. Suas

condies de carregamento esto na figura 44. J a figura 45 contm o modelo de elementos

finitos.

Figura 43 Exemplo 1 - Geometria da trelia a ser analisada

Figura 44 Exemplo 1 - Diversas condies de carregamento

Figura 45 Exemplo 1 - Malha de elementos finitos utilizada

Propriedades Geomtricas:

rea da seo transversal das barras que compem o banzo inferior e o banzo

superior: 0.006 m;

rea da seo transversal dos montantes: 0.003 m.

Propriedades dos Materiais:

Mdulo de elasticidade do material das barras: 2.1E10 Kgf/m.

Anlise do tipo estrutural;

Utilizao do elemento Link, 2D spar 1;

38| ANSYS ED 9.0


No n 1 h restrio de movimentos em todas as direes ALL DOF;

No n 4 h restrio do movimento na direo do eixo Y;

No n 2 h aplicao de uma carga negativa na direo do eixo Y no valor de -200;

No n 7 h uma carga na direo do eixo X no valor de 100.

Exemplo 2

Pretende-se, neste exemplo, analisar a trelia da cobertura de um galpo.Segundo o

projeto, a cobertura deveria ser composta por 2 vos cujas dimenses esto esquematizadas

na figura 46. Algumas barras apresentam o fenmeno de flambagem. Houve erro de

dimensionamento e execuo, o que ocasionou no rompimento da estrutura.

Figura 46 - Exemplo 2 Esquema da cobertura a ser analisada

No presente exemplo, analisaremos duas situaes, visando tentar compreender o

erro de dimensionamento pelo projetista. Inicialmente vamos supor que a cobertura

composta por um nico vo, conforme esquematizado na figura 47.

Figura 47 - Exemplo 2 Situao 1 Cobertura com um nico vo

Em seguida, analisaremos a situao com dois vos, como mostrado na figura 46.

Levando-se em conta a simetria, substituiremos a estrutura simtrica pelo apoio adequado,

conforme mostra a figura 48. Alm disso, a carga e a rea da seo de simetria sero

devidamente consideradas.


Figura 48 - Exemplo 2

A seguir, mostra-se nas figuras 49, 50 e 51

elementos finitos, com a numerao dos ns e elementos.

Figura 49 -

Figura

Captulo 5 Exemplos de utilizao do ANSYS


Exemplo 2 - Situao 2 - Estrutura simtrica com dois vos

se nas figuras 49, 50 e 51, o esquema de carregamento e a malha de

elementos finitos, com a numerao dos ns e elementos.

Exemplo 2 - Esquema de carregamento. P = -108,66 Kgf

Figura 50 - Exemplo 2 - Numerao dos ns

Figura 51 - Exemplo 2 - Numerao dos elementos

Exemplos de utilizao do ANSYS 39


, o esquema de carregamento e a malha de

40| ANSYS ED 9.0



rea da seo transversal das barras que compem o banzo inferior e o banzo

superior: 6.78 cm = 0.000678 m;

rea da seo transversal das barras inclinadas (montantes): 3.42 cm =

0.000342 m.

Propriedades dos materiais:

Mdulo de elasticidade do material das barras: 2.1E6 Kgf/ cm = 2.1E10 Kgf/

m.

Carga:

Carga aplicada P: 108,66 Kgf.


Utilizao do elemento Link, 2D spar 1;

No n 1 h restrio do movimento na direo do eixo Y;

No n 21 h restrio de movimentos em todas as direes ALL DOF;

Nos ns 2 e 22 h aplicao de uma carga negativa na direo do eixo Y no valor de -

108.66;

Nos ns 6, 10, 14, 16, 18 e 20 h uma carga negativa na direo do eixo Y no valor de -

217.32;

No n 22 h restrio do movimento na direo do eixo X.

Exemplo 3

Pretende-se, exemplificar o uso do elemento de trelia espacial. Para tal, utilizaremos

um mdulo apenas de uma torre de telecomunicaes, esquematizado na figura abaixo,

considerando-se tal mdulo submetido fora de arrasto provocado pelo vento.

Figura 52 - Exemplo 3 Esquema de um mdulo de torre a ser analisado




Tubos de dimetro igual 0.01 m e espessura e = 0.002 m; resultando para rea

da seo transversal S = 5.02654E


Mdulo de elasticidade do material das barras: 2.07E11 Pa (ao ASTM A36).


Utilizao do elemento

Nos ns 1, 2 e 3 h restrio de movimentos e

Nos ns 4 e 5 h aplicao de uma carga positiva na direo do eixo Y no valor de

10.3762.

Exemplo 4

A estrutura do presente exemplo composta por barras su

cabo. Pedem-se as tenses no cabo e as r

J que se trata de uma estrutura composta por vigas e cabos que s trabalharo a

trao, utilizaremos os elementos BEAM 4, BEAM 44 e STIF 10

soluo iterativa fixando em 3 o nmero

elementos finitos utilizada.



Exemplo 3 - Malha de elementos finitos. Numerao dos ns e elementos.


Tubos de dimetro igual 0.01 m e espessura e = 0.002 m; resultando para rea

da seo transversal S = 5.02654E-5.


dulo de elasticidade do material das barras: 2.07E11 Pa (ao ASTM A36).

lise do tipo estrutural;

Utilizao do elemento Link 3D spar 8;

Nos ns 1, 2 e 3 h restrio de movimentos em todas as direes ALL DOF


A estrutura do presente exemplo composta por barras submetidas

se as tenses no cabo e as reaes nos apoios.


trao, utilizaremos os elementos BEAM 4, BEAM 44 e STIF 10 em sua an

soluo iterativa fixando em 3 o nmero de substeps. A figura a seguir mostra a malha de



Malha de elementos finitos. Numerao dos ns e elementos.

Tubos de dimetro igual 0.01 m e espessura e = 0.002 m; resultando para rea;

dulo de elasticidade do material das barras: 2.07E11 Pa (ao ASTM A36).

ALL DOF;


bmetidas flexo e por um


em sua anlise, com uma

mostra a malha de

42| ANSYS ED 9.0



Propriedades Geomtricas

Vigas:

o AREA

o IZZ = 0.263672E

o IYY = 0.263672E

Cabos:

o AREA

o ISTR = 0.1E

Propriedades dos materiais

Mdulo de elasticidade dos materiais: 0.21E12 Pa.

Cargas

N 7 Fy = -

N 8 Fy = -



e BEAM 3D tapared 44

No n 1 h restrio de movimentos nas direes Y X e Z;

No n 6 h restrio de movimentos

Exemplo 5

Neste exemplo, trabalharemos com elementos de barras bidimensionais. Pretende

demonstrar como determinar os esforos a que est submetida uma viga esquematizada na

figura abaixo, quando submetida inicialmente apenas

limparemos a memria, para aps a recuperao dos dados gravados anteriormente aplicar

uma carga distribuda ao longo da viga.


Vo = L = 100 in;

Seo transversal retangular:


Exemplo 4 - Malha de elementos finitos utilizada para a estrutura


AREA = 0.562500E-2 m;

= 0.263672E-5 m4;

= 0.263672E-5 m4;

AREA = 0.1E-2 m;

= 0.1E-8.


dulo de elasticidade dos materiais: 0.21E12 Pa.

500 N;

1500 N.


Utilizao do elemento BEAM 3D ELASTIC BEAM , Structural Link

3D tapared 44;

No n 1 h restrio de movimentos nas direes Y X e Z;

No n 6 h restrio de movimentos em todas as direes ALL DOF.

Neste exemplo, trabalharemos com elementos de barras bidimensionais. Pretende


figura abaixo, quando submetida inicialmente apenas ao do peso prprio, e em seguida


uma carga distribuda ao longo da viga.


Vo = L = 100 in;

Seo transversal retangular:


lementos finitos utilizada para a estrutura

Structural Link 3D bilinear 10

.

Neste exemplo, trabalharemos com elementos de barras bidimensionais. Pretende-se


ao do peso prprio, e em seguida




o b = 2 in;

o h = 2 in;

rea da seo transversal = 4 in;

IZ = Inrcia = 1.3333 in4;

Acelerao da gravidade = g: 386.4 in/sec.


Mdulo de elasticidade do material = E: 30E6 psi;

Massa especfica = : 0.00073 lb-sec/in4;

OBS: No comando DENS deve ser fornecida a massa especfica.

Figura 55 - Exemplo 5 - Esquema da viga a ser analisada

Figura 56 - Exemplo 5 - Malha de elementos finitos. Numerao dos ns.

Figura 57 - Exemplo 5 - Malha de elementos finitos. Numerao dos elementos.


Utilizao do elemento Structural Beam 2D elastic 3;

No n 3 h restrio de todos os movimentos ALL DOF;

No n 1 h restrio de movimento na direo do eixo Y.

Exemplo 6

No caso da placa esquematizada na figura 58, ou seja, uma placa fina quadrada e de

espessura constante, submetida a um carregamento uniforme em um dos bordos, porm sem

considerar a fissura na regio central, a soluo um regime uniforme de tenses.

x = 1000 Pa;

y = 0;

xy = 0;

44| ANSYS ED 9.0



Mdulo de elasticidade do material = E: 3E10 Pa;

Coeficiente de Poisson = v: 0.3;


Utilizao do elemento Structural SOLID Triangle 6node 2.

Figura 58 - Exemplo 6 - Esquema da placa

Exemplo 7

O objetivo do exemplo a determinao do regime de tenses a que est submetida

uma placa fina com orifcio circular.

Figura 59 - Exemplo 7 - Esquema da placa



Modelo bidimensional utilizando

Pode-se considerar a espessura unitria, obtendo

por unidade de espessura;


EX = Mdulo

NUXY = Coeficiente de

Carga:

Presso p = -1000 N/m



Exemplo 8

Pretende-se com esse exem

solicitada pela gravidade e a presso da gua.

Figura


Utilizao do elemento Solid 8node 82

Mudar k3 para Plane strain

Propriedades do material:

Massa Especifica: 2628 kg/m3

Mdulo de Elasticidade: 6GPa

Coeficiente de

KeyPoints a serem criados

0,0

0,18

0,19

4.5,19




Modelo bidimensional utilizando-se estado plano de tenses;

se considerar a espessura unitria, obtendo-se para resultados tenses

por unidade de espessura;


de Elasticidade Longitudinal ou de Young : Exx = 3E10 Pa;

= Coeficiente de Poisson: NUXY = 0.3

1000 N/m


Utilizao do elemento Structural SOLID Triangle 6node 2.

se com esse exemplo determinar os esforos no interior de uma barragem

solicitada pela gravidade e a presso da gua.

Figura 60 - Exemplo 8 - Esquema da barragem


lemento Solid 8node 82;

Mudar k3 para Plane strain;

do material:

Massa Especifica: 2628 kg/m3;

dulo de Elasticidade: 6GPa;

Coeficiente de Poisson: 0,2.

a serem criados: (IMPORTANTE: Respeitar a ordem)



se estado plano de tenses;

se para resultados tenses

: Exx = 3E10 Pa;

plo determinar os esforos no interior de uma barragem

46| ANSYS ED 9.0


4.5,12

13.5,0

Criar Lines: (IMPORTANTE: Respeitar a ordem)

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-1

Caractersticas da malha:

Size = 3;

Mesh =Quad/ Free.

Condies de contorno:

Line 6>Displacement All DOF;

Line 1> Pressure;

o Constant Value;

o Value Load Pres value: 18000;

o Value: 0.

Exemplo 9

Neste exemplo vamos analisar uma laje, com dimenses 4m x 6m, feita de concreto

armado submetida a um carregamento distribudo p = 0.6 tf/m, com espessura de 0.12 m,

com viga de bordo de seo transversal 0.10 m x 0.50 m. Inicialmente faremos uma

comparao do comportamento da laje engastada e simplesmente apoiada para, a seguir,

considerar a influncia da viga de bordo. Fazendo uso da simetria podemos trabalhar com

apenas da laje.


EX = 1.5E6 tf/m;

NUXY = 0.2;

Carga:

Carregamento nos lances: P1 = 0.6 tf/m;


Utilizao do elemento Structural Shell Elastic 4node63 e Structural Beam

tapered 44.


Figura 61

Exemplo 10

Pretende-se com esse exemplo determinar o campo de velocidades de uma barragem

como mostrada na figura abaixo onde o solo

Figura 62



61 - Exemplo 9 - Esquema da laje com viga de bordo

se com esse exemplo determinar o campo de velocidades de uma barragem

como mostrada na figura abaixo onde o solo poroso (K=15m/dia).

62 - Exemplo 10 - Esquema da barragem a ser utilizada



se com esse exemplo determinar o campo de velocidades de uma barragem

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Anlise do tipo trmica;

Utilizao do elemento Quad 8node 77;

Propriedades do material:

(Thermal>Conductivity>isotropic);

KXX=15.

Criar retngulos:

H=5 e L=16 com wpx=0 e wpy=0;

H=1 e l=4 com wpx=5 e wpy=4;

Booleans>Subtract>Areas.

Caractersticas da malha:

Size = 3;

Mesh =Quad/ Free.

Condies de contorno:

Thermal- Temperature>On nodes (Clicar em Box e deixar dentro da caixa os

ns acima esquerda, entrada da gua)

o D;

o Value 10.

Thermal- Temperature>On nodes (Clicar em Box e deixar dentro da caixa os

ns acima direita, sada da gua)

o D;

o Value 0.5.

Exemplo 11

O exemplo apresentado um reservatrio cilndrico de fundo plano, conforme mostra

a esquema da figura 63. Diferentemente dos reservatrios que contm lquidos, a presso

horizontal nas paredes no aumenta linearmente com a profundidade do silo devido

presena do atrito dos gros com as paredes do silo. A presso do atrito distribuda na

superfcie interna das paredes e equilibra parte do peso do produto, resultando em esforos

de compresso na parede do silo. Duas situaes de carga devem ser estudadas: a que

considera o material em repouso e a que considera o estado de carregamento ou

descarregamento, que contero as chamadas de presses ativas.

Figura 63 - Exemplo 11 - Esquema mostrando reservatrio cilndrico de fundo plano



Utilizando-se a hiptese de que o material est em repouso, alm do peso prprio do

reservatrio, importante a considerao das cargas referentes presso lateral e na placa de

fundo devido aos gros ensilados e da fora de atrito. Igualmente importantes so as aes do

vento que no sero consideradas neste exemplo.

Tabela 1 - Exemplo 11 - Caractersticas da estrutura


Utilizao do elemento Structural Shell Elastic 8node93.

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