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.

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- Mosaico de lectores que nos siguen.
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- Puntuaciones hechas por lectores que seguimos.
- Históricos de puntuaciones y de comentarios de cada usuario.

Captura de Perfil de Usuario

Puntuaciones de libros de lectores a los que sigo

Ansys en una Cáscara de Nuez: Peso Propio

Hallaremos el diagrama de axiles y el alargamiento de una barra vertical empotrada sometida al efecto de su propio peso.

Datos del problema

Sección: IPE 80.
Material: Acero EA A37.
Longitud: 3 m.
Aceleración de la gravedad: 9.81 m/s^2.

Comandos APDL

! Comenzamos de cero
FINISH
~CFCLEAR,,1

/title, Peso Propio

! Setup CivilFEM: Unidades
~units,SI ! Sistema internacional

/prep7
! Preprocesador CivilFEM
! ----------------------------------------------------------------------
! Material
~cfmp,1,lib,steel,EA,A37
! Listado de propiedades del material que hemos definido
~cfmplst,1,1,1,1,1,1,0,1,0
! Tipo de elemento
et,1,beam3
! Sección
~sseclib,1,1,01,1, IPE 80
~bmshpro,1,beam,1,1,,,3,,0
! Preprocesador Ansys
!-----------------------------------------------------------------------
! Geometría
k,1,0,0,0
k,2,0,-3,0
l,1,2
! Tamaño de elemento
lesize,all,0.5
! Mallamos
lmesh,all
/solu
! Peso Propio
acel,,9.81 !Gravedad
! Solución Ansys
! ----------------------------------------------------------------------
! CC
d,1,all ! empotramiento
! Resolver
solve
/post1
! Posprocesador CivilFEM
! ----------------------------------------------------------------------
! Leemos los resultados
~cfset,,1,1
! Axil
~pllsfor,f,x
! Listado de axiles
~prfor, both,fx
! Comando Ansys para graficar la barra deformada y sin deformar.
pldisp,2

Resultados

Diagrama de Axiles



Listado de fuerzas

Alargamiento de la barra


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Ansys en una Cáscara de Nuez: Viga en Voladizo

Hallaremos el diagrama de momentos flectores, el de cortantes y la flecha máxima de una viga en voladizo sometida a una carga en punta.

A diferencia del tutorial anterior en el que resolvimos la viga biapoyada usando exculsivamente Ansys, en esta ocasión usaremos también la extensión de Ansys para ingeniería civil: CivilFEM.

Datos del problema

Sección: IPE 80.
Material: Acero EA A37.
Longitud: 3 m.
Carga puntual: 1000 N.

Comandos APDL

! Comenzamos de cero
FINISH
~CFCLEAR,,1

/title, Viga en Voladizo

! Setup CivilFEM: Unidades
~units,SI ! Sistema internacional

/prep7
! Preprocesador CivilFEM
! ----------------------------------------------------------------------
! Material
~cfmp,1,lib,steel,EA,A37
! Listado de propiedades del material que hemos definido
~cfmplst,1,1,1,1,1,1,0,1,0
! Tipo de elemento
et,1,beam3
! Sección
~sseclib,1,1,01,1, IPE 80
~bmshpro,1,beam,1,1,,,3,,0
! Preprocesador Ansys
!-----------------------------------------------------------------------
! Geometría
k,1,0,0,0
k,2,3,0,0
l,1,2
! Tamaño de elemento
lesize,all,0.5
! Mallamos
lmesh,all
/solu
! Solución Ansys
! ----------------------------------------------------------------------
! CC
d,1,all ! empotramiento
! Carga puntual
FK,2,FY,-1000
! Resolver
solve
/post1
! Posprocesador CivilFEM
! ----------------------------------------------------------------------
! Leemos los resultados
~cfset,,1,1
! Momento flector
! El último parámetro es un factor de escala. Cuando es negativo
! impplica que los valores positivos se dibujen en la parte inferior
! de la barra.
~pllsfor,m,z,-3
! Cortante
~pllsfor,f,y,-1
! Lista de fuerzas y momentos
~prfor, both,fy,mz
! Comando Ansys para graficar la viga deformada y sin deformar.
pldisp,2

Resultados

Diagrama de momentos flectores.


Diagrama de cortantes.


Listado de fuerzas y momentos.


Viga deformada y flecha máxima.


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