Ansys Advantage

Ansys publica trimestralmente una revista electrónica gratuita en inglés llamada "ANSYS Advantage". En ella tratan todo tipo de temas en torno a su sofware de elementos finitos.

En esta página se pueden encontrar los números atrasados de "ANSYS Advantage", "ANSYS Solutions" y "Fluent News". Estas dos últimas no se editan actualmente.

Ansys en una Cáscara de Nuez: Análisis Acoplados Secuencialmente

En esta entrega hablaremos de analisis acoplados. Tendremos un análisis acoplado cuando los datos de entrada de un análisis dependan de los resultados de otro.

Como ejemplo hemos elegido un problema térmico acoplado con un problema estructutal. Para resolverlo usaremos los "Physics Enviroments" de Ansys.

Es conveniente echar un vistazo a Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico Usando "Body Loads" y a Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico usando "Thermal Elements" antes de leer este tutorial.

Planteamiento del análisis acoplado

1) Definimos el problema térmico.
2) Escribimos el archivo térmico.
3) Reseteamos las CC y las opciones.
4) Definimos el problema estructural.
5) Escribimos el archivo estructural.
6) Leemos el archivo térmico.
7) Resolvemos y posprocesamos el problema térmico.
8) Leemos el archivo estructural.
9) Leemos el campo de temperaturas resultado del análisis térmico.
10) Resolvemos y posprocesamos el problema estructural.


Datos del problema

Material: Acero.
Dimensiones: 10x10 m^2.
Empotramiento en uno de sus lados.
Conductividad: 2.2 W/m·K.
Espesor de la placa: 60 cm.
Temperaturas impuestas en las caras: 125ºC y 25ºC.
Modulo de Young: 30 e6 Pa
Módulo de Poison: 0.3

Comandos APDL

/TITLE, Coupled Thermal-Stress and Physics Evironments
/prep7
! --------------------------------------
! Geometría
! --------------------------------------
k,1,0,0,0
k,2,10,0,0
k,3,10,10,0
k,4,0,10,0
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,1
al,1,2,3,4
! --------------------------------------
! Material: Propidades térmicas
! --------------------------------------
mp,kxx,1,2.2 !material 1, conductividad del acero
! --------------------------------------
! Elemento placa térmico
! --------------------------------------
ET,1,shell131,0,0,0,1 ! keyop 4-> nº de capas
! --------------------------------------
! Sección
! --------------------------------------
sectype,1,shell
secdata,0.6,1,0 ! espesor, material y ángulo de orientación
! --------------------------------------
! Mallado
! --------------------------------------
type,1
secnum,1
esize,5
amesh,1
! --------------------------------------
! Condiciones de contorno térmicas
! --------------------------------------
da,all,Tbot,25
da,all,ttop,125
! --------------------------------------
! Physics Environment
! --------------------------------------
physics,write,thermal ! Escribe el archivo térmico
physics,clear         ! Elimina CC y opciones
! --------------------------------------
! Elemento placa estructural
! --------------------------------------
et,1,shell181
! --------------------------------------
! Sección
! --------------------------------------
sectype,1,shell
secdata,0.6,1,0 ! espesor, material y ángulo de orientación
! --------------------------------------
! Material
! --------------------------------------
mp,ex,1,30e6
mp,alpx,1,0.65e-5 ! Secant coefficients of thermal expansion
mp,nuxy,1,0.3
! --------------------------------------
! Empotramiento
! --------------------------------------
dl,4,,all,0
! --------------------------------------
! Temperatura de referencia
! --------------------------------------
tref,25
! --------------------------------------
! Physics Environment
! --------------------------------------
physics,write,struct ! Escribe el archivo estructural
! --------------------------------------
finish
/solu
! --------------------------------------
! Physics Environment
! --------------------------------------
physics,read,thermal
! --------------------------------------
solve
finish
/post1
! --------------------------------------
! Visualizamos resultados térmicos
! --------------------------------------
plnsol,ttop ! Graficamos la temperatura de la cara superior
plnsol,tbot ! Graficamos la temperatura de la cara inferior
! Damos volumen y representamos el gradiente
/ESHAPE,1
/GRAPHICS,POWER
PLNSOL,TEMP
! --------------------------------------
finish
/solu
! --------------------------------------
! Physics Environment
! --------------------------------------
physics,read,struct      ! lee el archivo estructural
ldread,temp,,,,,,rth     ! lee las temperaturas del análisis térmico
! --------------------------------------
solve
finish
/post1
! --------------------------------------
! Visualizamos resultados estructurales
! --------------------------------------
! Damos volumen
/ESHAPE,1
plnsol,s,eqv         ! Grafica tensiones
pldisp,2             ! Deformada y posición original

Resultados

Distribución de temperaturas en la placa:



Distribución de tensiones equivalentes de Von Mises:


Deformada de la placa:


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Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico Usando "Thermal Elements"

En esta entrada explicaremos cómo imponer un gradiente térmico usando "thermal elements" y hallaremos la distribución de temperaturas.

Si habéis leído Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico Usando "Body Loads", posiblemente no le veáis mucho sentido a ver un método alternativo que tiene la desventaja de no permitir ver la respuesta estructural de la estructura directamente. Evidentemente si existen los elementos térmicos es porque ofrecen mucho más de lo que podemos conseguir a través de "body loads". Los elementos térmicos permiten imponer condiciones conductivas, convectivas y radiantes (tanto en régimen estacionario como transitorio). Además podemos acoplar todos esos efectos térmicos a problemas estructurales (ver Ansys en una Cáscara de Nuez: Análisis Acoplados Secuencialmente).

Datos del problema

Material: Acero.
Conductividad: 2.2 W/m·K.
Espesor: 60 cm.
Dimensiones: 10x10 m^2.
Temperaturas impuestas en las caras: 125ºC y 25ºC.

Comandos APDL

/TITLE, Gradiente Termico Usando "Thermal Elements"
/prep7
! --------------------------------------
! Geometría
! --------------------------------------
k,1,0,0,0
k,2,10,0,0
k,3,10,10,0
k,4,0,10,0
a,1,2,3,4
! --------------------------------------
! Material
mp,kxx,1,2.2 ! Conductividad del acero
! --------------------------------------
! Elemento
! --------------------------------------
ET,1,shell131,0,0,0,1 ! keyop 4-> nº de capas
! --------------------------------------
! Sección
! --------------------------------------
sectype,1,shell
secdata,0.6,1,0 ! espesor, material y ángulo de orientación
! --------------------------------------
!Mallado
! --------------------------------------
type,1
secnum,1
esize,5
amesh,1
! --------------------------------------
! Condiciones de Contorno
! --------------------------------------
da,all,Tbot,25
da,all,ttop,125
/solu
solve
finish
/post1
! --------------------------------------
! Visualización de resultados
! Graficamos la temperatura de la cara superior
plnsol,ttop
! Graficamos la temperatura de la cara inferior
plnsol,tbot
! Damos volumen y representamos el gradiente
/ESHAPE,1
/GRAPHICS,POWER
PLNSOL,TEMP
! --------------------------------------

Resultados

Distribución de temperaturas en la placa:


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Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico Usando "Body Loads"

En este tutorial veremos la forma más sencilla (usando "body loads") de imponer como condición de contorno un gradiente térmico en una placa para ver su respuesta estructural.

Usamos Ansys + CivilFEM. Este último no es necesario para aplicar el gradiente.

Determinamos la deformada, la distribución de temperaturas y las tensiones equivalentes de Von Mises.

Datos del problema

Espesor: 60 cm.
Dimensiones: 5 x5 m^2
Hormigón: C25/30
Armado: S500
Un lado empotrado.
Temperaturas impuestas en las caras: 125ºC y 25ºC.


Comandos APDL

FINISH

~CFCLEAR,,1

! --------------------------------------

/TITLE, Gradiente termico en una placa

! --------------------------------------

! Unidades y normas

! --------------------------------------

~UNITS,SI

! --------------------------------------

! Parámetros

recub = 0.03 ! Recubrimiento

e1=  0.6     ! Espesor de la placa

! --------------------------------------

/prep7

! --------------------------------------

! Materiales

~CFMP,1,LIB,CONCRETE,EC2,C25/30,0,0,0 ! Mat 1: Hormigón C25/30

~CFMP,2,LIB,REINF,EC2,S500,0,0,0      ! Mat 2: Acero para armado

! --------------------------------------

! Secciones y propiedades reales

! --------------------------------------

!Definimos vértices de placa de hormigón armado

~shlrnf,1,e1,1,2,recub ! Vértice 1

! Propiedades de placas de hormigón

~BMSHPRO,1,SHELL,1,1,1,1,63,,,,Placa de hormigon

! --------------------------------------

! Tipos de elementos

! --------------------------------------

ET,1,shell63

! --------------------------------------

! Geometría

! --------------------------------------

k,1,0,0,0

k,2,5,0,0

k,3,5,5,0

k,4,0,5,0

l,1,2

l,2,3

l,3,4

l,4,1

al,1,2,3,4

! --------------------------------------

! Mallado

! --------------------------------------

mshkey,1  ! Mallado mapeado

esize,10  !tamaño de elemento

type,1 $ mat,1 $ real,1

amesh,all

! --------------------------------------

! Visualización

! --------------------------------------

/eshape,1 $ eplot ! muestra los elementos con su verdadera forma

/eshape,0 $ eplot ! Vuelve a la representación esquemática

! --------------------------------------

! Condiciones de contorno y carga térmica

! --------------------------------------

! Empotramiento

dl,4,,all,0

! Carga térmica - Gradiente de 100ºC

bfe,all,temp,1,25,25,25,25

bfe,all,temp,5,125,125,125,125

! --------------------------------------

/solu

solve

finish

/post1

! Define el data set de ANSYS y la alternativa de CivilFEM

! a ser leída del fichero de resultados de ANSYS y CivilFEM

~cfset,,1

! --------------------------------------

! Distribución de temperaturas

! --------------------------------------

/eshape,1

PLESOL, BFE,TEMP, 0,1.0  ! Sin modelo original

! PLESOL, BFE,TEMP, 1,1.0  ! Con modelo original

! --------------------------------------

! Deformada

! --------------------------------------

/eshape,1

pldisp,1 ! Con modelo original

! --------------------------------------

! Distribución de tensiones Von Mises

! --------------------------------------

! PLESOL, S,EQV, 1,1.0 ! Con modelo original

PLESOL, S,EQV, 0,1.0 ! Sin modelo original

! --------------------------------------

Resultados

Distribución de temperaturas en la placa debidas al gradiente:


Deformada debida a la carga térmica:


Los planos de la placa sometidos a más temperatura dilatan más que los más fríos.

Distribución de tensiones equivalentes de Von Mises:


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Seguridad

"Esperar a saber bastante, para actuar con toda seguridad, es condenarse a la inacción".

Jean Rostand (1894-1977)

Leído en el prólogo de "Proyecto y Cálculo de Estructuras de Hormigón" del Dr. Calavera.

Comprar Cosmética y Perfumería por Internet

Muchas veces, incluso los que compramos más o menos asiduamente por Internet, recelamos de tiendas solventes de comercio electrónico por la sencilla razón de que no las conocemos.

A todos los consumidores habituales de cosmética y perfumería os recomiendo visitar www.divinoperfume.com. Allí encontraréis ofertas interesantes. Lo lleva un par de emprendedores malagueños que conozco (gente seria).