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Tutorial Ansys
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ndices para catlogo sistemtico:
Anlise estrutural: Engenharia __________________
Elementos finitos: Engenharia __________________
Engenharia auxiliada por computador: Engenharia _______________
http://www.domingosdeazevedo.com/
mailto:domingos_prof@yahoo.com.br
ANSYS Workbench, Static Structural e Design Modeler so marcas
registradas da SAS IP, Inc. Autodesk Inventor marca registrada da Autodesk.
Outras marcas citadas so marcas registradas dos seus respectivos proprietrios.
Azevedo, Domingos Flvio de Oliveira. 1958 -
Anlise estrutural com Ansys Workbench: Static Structural / Domingos Flvio de Oliveira Azevedo.
Mogi das Cruzes: _____________, 2014. 78p. Bibliografia. ISBN: ___________________
1. Anlise estrutural 2. Elementos finitos 3.
Engenharia auxiliada por computador I. Ttulo.
CDD - _________________
3
LISTA DE ILUSTRAES
Figura 1: Quantidade de transistores de cada processador Intel ao longo do tempo. (Fora de escala). ......................................................................................... 10
Figura 2: Comparao entre a Lei de Moore e a real evoluo de processadores Intel ao longo do tempo. ............................................................................ 11
Figura 3: Evoluo anual da velocidade de processamento na ltima dcada do sculo XX. ................................................................................................... 12
Figura 4: Similaridade entre um objeto e uma mola carregados axialmente. ........... 16
Figura 5: Similaridade entre as equaes que determinam a fora de um objeto e uma mola carregada axialmente. ................................................................ 17
Figura 6: Deslocamentos e foras nas extremidades de uma mola. ........................ 17
Figura 7: Dois elementos ou molas em srie com rigidez, deslocamentos e foras diferentes. ................................................................................................... 17
Figura 8: Equao matricial do sistema de dois elementos em srie. ...................... 18
Figura 9: Objeto unidimensional nico com seus ns e grau de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19
Figura 10: Objeto bidimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19
Figura 11: Objeto tridimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um destes. ........................................................................................................ 19
Figura 12: Pea e conjunto de peas discretizadas, respectivamente. .................... 20
Figura 13: Grfico de Convergncia da tenso em funo do nmero de Ns (modificado). ............................................................................................... 21
Figura 14: Dados de fratura biaxial do ferro fundido cinzento, comparados a vrios critrios de falha. ......................................................................................... 23
Figura 15: Dados experimentais de trao superpostos a trs teorias de falha. ...... 24
Figura 16: Programas associativos e no associativos com o Ansys Workbench. . 39
Figura 17: Definies de pr-processamento e ps-processamento no Ansys. ....... 40
Figura 18: Objeto geomtrico definido com as condies de contorno esquerda e discretizada direita. .................................................................................. 41
Figura 19: Visualizao de resultados de tenso e de deslocamento em uma pea. .................................................................................................................... 41
Figura 20: Janela de boas vindas do Ansys Workbench. ......................................... 42
Figura 21: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. .......................................... 43
Figura 22: Importando uma geometria para a anlise. ............................................. 44
Figura 23: Localizando o arquivo da geometria. ....................................................... 44
Figura 24: Iniciando a interface de anlise. .............................................................. 45
Figura 25: Interface para a anlise estrutural. .......................................................... 45
Figura 26: Atribuio das condies de contorno. .................................................... 46
4
Figura 27: Acessando a biblioteca de materiais. ...................................................... 47
Figura 28: Interface da biblioteca de materiais (Engineering Data). ......................... 48
Figura 29: rea de materiais do tipo selecionado (Engineering Data). .................... 48
Figura 30: rea de propriedades do material (Engineering Data). ........................... 49
Figura 31: Seleo do material e retorno ao projeto. ............................................... 49
Figura 32: Atribuio do material na interface de simulao. ................................... 50
Figura 33: Interface do ambiente do Static Structural. ............................................. 51
Figura 34: Barras de menus e de ferramentas. ........................................................ 52
Figura 35: Barra de ferramentas padro detalhada. ................................................. 52
Figura 36: Barra de seleo de grupos detalhada. ................................................... 53
Figura 37: Barra de clculo para converso de unidades detalhada. ....................... 54
Figura 38: Barra de ferramentas grficas, detalhada. .............................................. 54
Figura 39: Atualizao da Barra de contexto............................................................ 55
Figura 40: Painel da rvore detalhada. .................................................................... 56
Figura 41: Painel de detalhes. .................................................................................. 57
Figura 42: Abas do Static Structural. ........................................................................ 59
Figura 43: Mechanical Application Wizard com as etapas de Simulao. ................ 60
Figura 44: Barra de status mostrando valores das entidades selecionadas. ........... 61
Figura 45: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. (20 - Repetida). ................ 61
Figura 46: Interface para a anlise estrutural. (24 - Repetida). ................................ 62
Figura 47: Na rvore aparecem as solues escolhidas. ......................................... 63
Figura 48: Definies necessrias do tipo de carregamento. ................................... 64
Figura 49: Verificao das etapas realizadas no Mechanical Application Wizard. ... 65
Figura 50: Resultados de malha e tenses apresentadas na janela grfica. ........... 65
Figura 51: Resultados de tenso de cisalhamento e deslocamento apresentados na janela grfica............................................................................................... 66
Figura 52: Resultados de fator e margem de segurana apresentados na janela grfica. ........................................................................................................ 66
Figura 53: Conjunto de pisto e biela de motor a combusto. ................................. 67
Figura 54: Lista de regies de contatos entre as peas do conjunto pisto e biela.. 67
Figura 55: Relao de peas do conjunto mostrada na rvore. ............................... 68
Figura 56: Condies de contorno aplicadas e apresentadas na janela grfica....... 69
Figura 57: Discretizao do conjunto. ...................................................................... 70
Figura 58: Processo de anlise sendo executado pelo programa. ........................... 70
Figura 59: Resultado de tenso von Mises do conjunto apresentado na janela grfica. ........................................................................................................ 71
5
Figura 60: Resultado de tenso von Mises do conjunto sem a visibilidade do pisto. .................................................................................................................... 72
Figura 61: Resultado de tenso von Mises visualizado com Iso Surfaces. .............. 72
Figura 62: Resultado de tenso de mximo cisalhamento do conjunto. .................. 72
Figura 63: Resultado de deformao do conjunto. ................................................... 73
Figura 64: Resultado de fator de segurana do conjunto. ........................................ 73
Figura 65: Aba do relatrio para definies de cabealho e outros detalhes. .......... 74
6
LISTA DE ILUSTRAES ............................................................................... 3
INTRODUO ................................................................................................. 8
BREVE HISTRICO ........................................................................................... 8
EVOLUO DE HARDWARE ................................................................................ 9
A ANLISE ESTRUTURAL ........................................................................... 15
O MTODO DE ELEMENTOS FINITOS ........................................................ 16
ETAPAS DO MTODO ............................................................................... 18
Pr-processamento ................................................................................. 18
A geometria e a Malha dos componentes ............................................... 19
Preparao da geometria ........................................................................ 22
Os Materiais dos componentes ............................................................... 22
CONDIES DE CONTORNO ...................................................................... 25
O QUE SO AS CONDIES DE CONTORNO? ..................................................... 25
CONSIDERAES INICIAIS SOBRE AS CONDIES DE CONTORNO ........................ 25
ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO .................................................... 25
A ANLISE ESTRUTURAL COM ANSYS WORKBENCH ............................ 27
CONDIES DE CONTORNO NO ANSYS WORKBENCH ........................................ 28
CONTATOS NO ANSYS WORKBENCH: ............................................................... 36
Tipos de contato ...................................................................................... 36
Bonded - Ligado ...................................................................................... 37
No separation - Sem separao .............................................................. 37
Frictionless - Sem atrito ........................................................................... 37
Rough - spero........................................................................................ 37
Frictional Com atrito .............................................................................. 37
ANLISE NO ANSYS WORKBENCH ........................................................... 39
INICIANDO O ANSYS WORKBENCH ........................................................... 42
ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO: ................................... 46
COMO ALTERAR O MATERIAL DAS PEAS NO ANSYS ......................... 47
7
INTERFACE DO AMBIENTE DE ANLISE ................................................... 51
DETALHAMENTO DAS REGIES DA INTERFACE .................................................. 52
Menus e Barras de Ferramentas ............................................................. 52
Painel da rvore ...................................................................................... 56
Painel de Detalhes................................................................................... 57
Janela Grfica ......................................................................................... 58
Abas da Janela Grfica (Opes do documento) .................................... 58
Janela Mechanical Application Wizard .................................................... 59
Barra de Status ........................................................................................ 61
EXEMPLO 1 ANALISE DE UMA PEA: .............................................................. 61
EXEMPLO 2 ANALISE DE UM CONJUNTO DE PEAS: ........................................ 67
VALIDAO DOS RESULTADOS ......................................................................... 74
REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................. 78
8
INTRODUO
O programa Ansys Workbench um dos vrios programas de anlises pelo
mtodo de elementos finitos existentes no mundo. Outros programas, por exemplo,
so: Abaqus, Comsol, MSC Software, Visual Nastran, Adina, Lisa, etc.
O Ansys Workbench se enquadra na categoria de programas de Engenharia
Auxiliada por Computadores (CAE), Computer Aided Engineering e tem a finalidade
de auxiliar o engenheiro nas decises de algumas das etapas do desenvolvimento
de projeto, em particular para o dimensionamento e a validao de projetos.
De maneira geral os programas de CAE permitem:
A reduo do custo e tempo necessrio no processo de
desenvolvimento do projeto, pois acelerado pela rapidez de anlise.
A otimizao coerente da pea ou conjunto antes da sua fabricao
reduzindo os custos associados ao material, manufatura e final.
A reduo da probabilidade de falha dos componentes, pois uma
eventual falha pode ser percebida antes de sua execuo.
O programa Ansys Workbench mostra os resultados graficamente na tela
permitindo identificao visual da geometria e resultados facilitando a interpretao
do que est ocorrendo na pea ou conjunto.
Breve Histrico
Segundo Robert D. Cook (1989 e 1994), citando outros autores, menciona
que a partir de 1906, pesquisadores sugeriram uma rede anloga para anlise de
tenso. O contnuo foi substitudo pelo padro regular de barras elsticas. As
propriedades das barras foram escolhidas de modo que causasse deslocamentos
das juntas para aproximar os deslocamentos do contnuo. O mtodo tentou
aproveitar os bem conhecidos mtodos de anlise estrutural. R. Courant parece ter
sido o primeiro a propor o mtodo de elementos finitos, como o conhecemos hoje.
Em uma palestra matemtica de 1941 e publicada em um artigo de 1943, o
matemtico Courant usou o princpio da energia potencial estacionria e descreveu
uma soluo de interpolao polinomial por partes sobre sub-regies triangulares
para estudar o problema de toro de Saint-Venant. O seu trabalho no foi notado
pelos engenheiros e o procedimento era impraticvel no momento, devido falta de
computadores digitais. Na dcada de 1950, o trabalho na indstria aeronutica,
introduziu o mtodo de elementos finitos (MEF) para a prtica dos engenheiros,
9
quando em 1953 na Boeing Airplane Company havia um grande problema para
resolver com 100 graus de liberdade. Um artigo clssico descreveu o trabalho com o
MEF que foi solicitado por uma necessidade de analisar asas tipo delta, que eram
muito curtas para ser confiveis e utilizar a teoria das barras. Traduo do autor. (1),
(2)
O nome "elemento finito" foi cunhado em 1960 por Ray W. Clough, professor
da University of California. Por volta de 1963 a validade matemtica do MEF foi
reconhecida e o mtodo foi expandido a partir de seu incio na anlise estrutural,
para incluir a transferncia de calor, o fluxo de guas subterrneas, campos
magnticos, e outras reas. O computador de propsito geral para uso dos
softwares de MEF comeou a aparecer no final da dcada de 1960 e incio de 1970.
Exemplos de softwares incluem o ANSYS, ASKA, e NASTRAN. Ao final da dcada
de 1980 os softwares estavam disponveis em microcomputadores, completos com
grficos coloridos, pr e ps-processadores. Em meados da dcada de 1990 cerca
de 40 mil artigos e livros sobre o mtodo e suas aplicaes haviam sido publicados.
Traduo do autor. (1), (2).
Evoluo de hardware
O aumento significativo da utilizao destes tipos de programas na execuo
de anlises se deve principalmente crescente velocidade de processamento dos
computadores nas ultimas dcadas e facilidade de acesso aos computadores pela
reduo de seu custo.
Segundo Budynas, entre os principais avanos na tecnologia
computacional tivemos a rpida expanso dos recursos de hardware
dos computadores, eficientes e precisas rotinas para resoluo de
matrizes, bem como computao grfica, para facilitar a visualizao
dos estgios de pr-processamento da construo do modelo, at
mesmo na gerao automtica de malha adaptativa e nos estgios
de ps-processamento de reviso dos resultados obtidos. (3)
Nos grficos a seguir mostram-se a evoluo dos processadores pelo
aumento da quantidade de transistores contidos em cada um, ao longo do tempo.
10
Figura 1: Quantidade de transistores de cada processador Intel ao longo do tempo.
(Fora de escala).
Sabe-se que a quantidade de transistores, entre outros fatores, influencia na
rapidez de processamento do computador e desta maneira aumenta sua capacidade
de resoluo de clculos mais rapidamente.
Em meados de 1965, o presidente da Intel, Gordon E. Moore fez sua citao
numa edio da revista Electronics Magazine, na qual a quantidade de transistores
nos chips aumentaria em 60%, pelo mesmo custo, a cada perodo de 18 meses na
dcada seguinte. Essa profecia acabou ganhando o nome de Lei de Moore. (4)
A previso de Moore se mostrou muito prxima da realidade dentro da
dcada seguinte, mas conforme mostra o grfico a seguir, ao longo das dcadas
posteriores a quantidade de transistores dobrou apenas cada 24 meses.
1 Bilho de transistores
I3, i5 e i7 - 2008 731 milhes de transistores
Haswell DEZ/2013
11
Figura 2: Comparao entre a Lei de Moore e a real evoluo de processadores
Intel ao longo do tempo.
Um dos principais problemas que impediu manter o ritmo de crescimento
sempre foi o calor gerado pelo processador, pois com a reduo de tamanho dos
transistores e estreitamento das trilhas, exige necessidade da dissipao deste
calor. Este problema tambm foi levantado por Moore na mesma entrevista para
Electronics Magazine.
Outros possveis problemas que fez reduzir o crescimento para 24 meses,
provavelmente, foi a necessidade de crescentes adaptaes do sistema de
produo dos processadores, o desenvolvimento de novas arquiteturas e o de
pesquisas em materiais adequados a produo de trilhas muito estreitas. Com a
nova gerao de processadores Intel Haswell so utilizadas trilhas de at 22nm de
espessura.
Os preos de cada processador teve ao longo do tempo uma grande reduo
junto com os demais componentes de computadores, devido a melhorias no
processo produtivo, aumento na produo e na demanda, mas o custo de
desenvolvimento tem aumentado significativamente, limitando o crescimento no
futuro prximo.
N
me
ro d
e t
ran
sis
tore
s e
m u
m c
ircuito
in
teg
rad
o Nmero de transistores dobrando a
cada 18 meses
Nmero de transistores dobrando a cada 24 meses
12
(3)
Figura 3: Evoluo anual da velocidade de processamento na ltima dcada do
sculo XX.
No mtodo de elementos finitos, toda estrutura subdividida em partes
denominadas elementos que so interligados por ns. A posio de cada um dos
ns de um elemento e os graus de liberdade que este ter para movimentao
extremamente relevante para os clculos realizados pelo software e quanto mais
ns existirem, maior ser a quantidade de clculos a serem realizados.
E a quantidade de ns depende diretamente da complexidade da estrutura e
pode ser de apenas algumas dezenas at algumas dezenas de milhares de ns ou
mais. Portanto, quanto mais complexa a estrutura, maior a quantidade de dados a
serem processada pelo computador e mais demorada a obteno de resultados.
A utilizao do mtodo de elementos finitos se faz atravs de softwares que
exigem muito do hardware do computador, seja em processamento de dados, seja
em armazenamento de informaes, quanto em processamento de imagens. Esta
dependncia que os softwares de MEF (Mtodo de Elementos Finitos) tm da
configurao fsica dos computadores e do alto custo dos computadores retardou
sua utilizao mais intensa para segunda metade do sculo XX.
Ao longo da segunda metade do sculo XX os computadores se
desenvolveram bastante e seus preos reduziram, possibilitando que a utilizao do
mtodo se tornasse vivel com a fundao de empresas especializadas que
desenvolveram softwares de MEF.
Fre
qu
ncia
de
pro
cessam
ento
(MH
z)
13
Em 1963, a empresa MSC (MacNeal Schelender Company) fundada e
utilizando o software SADSAM (anlise estrutural por simulao digital de mtodos
analgicos), que foi desenvolvido especificamente para a indstria aeroespacial e
em 1965, a MSC foi envolvida fortemente com a NASA (National Aeronautics and
Space Administration) desenvolvendo o software NASTRAN. A MSC a
desenvolvedora do software Adams de simulao esttica e dinmica.
Em 1970, fundada a ANSYS (Analysis Systems Incorporated) para
desenvolvimento de softwares para uso de MEF em anlise estrutural, sendo uma
das maiores empresas do ramo.
Fundada em 1975, a Computers and Structures, Inc. (CSI) desenvolveu
diversos softwares para anlises estruturais, inclusive o SAP2000 software muito
utilizado na engenharia civil.
Em 1978, a HKS Inc. desenvolve o programa Abaqus para anlise estrutural e
em 2005 adquirida pela Dassault Systemes, empresa desenvolvedora dos
softwares de desenho Catia para aeronutica e Solid Works para desenhos em
geral.
Atualmente grande quantidade de empresas desenvolvem softwares que
utilizam o mtodo.
A anlise por elementos finitos que, originalmente foi desenvolvida para
slidos, atualmente utilizada tambm na mecnica dos fludos, transferncia de
calor, magnetismo, acstica, etc.
Existem softwares especializados em um tipo especifico de tarefa ou anlise,
e softwares multifsicos que permitem combinar anlises de tipos diferentes, por
exemplo, anlise de tenses e de transferncia de calor ou anlise magntica e de
transferncia de calor, entre diversos outros tipos de combinaes.
As principais vantagens do mtodo dos elementos finitos sobre o clculo pelo
mtodo analtico so as seguintes:
Componentes com geometria complexa podem ser analisados,
independente de sua complexidade, diferente do que ocorre com o
clculo analtico que limitado a resoluo apenas de geometrias
simples.
Componentes de diferentes formas e tamanhos podem ser associados
formando uma geometria complexa e serem analisados considerando-se
tambm o comportamento pelo contato entre os componentes.
14
Possibilidade de anlise de componentes sobrepostos que possuam
propriedades fsicas diferentes.
O mtodo pode ser todo formulado matricialmente, facilitando sua
implementao computacional.
Na maioria dos casos com o auxlio dos softwares de CAE os resultados
so obtidos rapidamente e boa aproximao com o mtodo analtico.
Podem-se criar vrios modelos de anlise cada um destes com uma
condio em especial, permitindo assim uma verificao mais ampla das
condies de funcionamento de um componente ou conjunto de
componentes.
Podem-se aprimorar as formas geomtricas de componentes e assim
reduzir quantidade de material e peso, reduzindo assim, o custo final de
um conjunto sem o detrimento do desempenho.
Em casos mais crticos, quando um componente submetido cargas
cclicas que podem causar sua fadiga, pode-se prever a vida til pela
quantidade de ciclos calculada pelo software.
15
A ANLISE ESTRUTURAL
A anlise estrutural provavelmente a mais comum das
aplicaes do mtodo de elementos finitos. O termo estrutural (ou
estrutura) implica no s estruturas de engenharia civil como pontes
e prdios, mas tambm naval, aeronutica, estruturas mecnicas,
cascos de navios, corpos de aeronaves, casas de mquinas, bem
como componentes mecnicos como pistes, peas de mquinas e
ferramentas. Traduo do autor, (5).
Existem vrios tipos de anlises estruturais, entre estes os mais comuns so:
anlise esttica, modal, harmnica, dinmica transiente, etc. O presente trabalho se
restringir aplicao do MEF em anlise estrutural esttica.
A anlise estrutural esttica calcula os efeitos de condies de carregamento
esttico na estrutura, ignorando efeitos de inrcia e amortecimento, tais como
aquelas causadas por cargas que variam em funo do tempo. A anlise esttica
pode, entretanto, incluir cargas de inrcia esttica, como a acelerao gravitacional
ou a velocidade rotacional.
A anlise esttica pode ser usada para determinar os deslocamentos,
tenses, deformaes especficas e foras nas estruturas ou componentes
causadas por cargas que no induzem significantes efeitos de inrcia ou
amortecimento. Assume-se que os carregamentos estticos e respostas so
aplicados lentamente em relao ao tempo. Os tipos de carregamentos que podem
ser aplicados em anlise esttica incluem:
Foras e presses aplicadas externamente;
Foras inerciais estticas (como gravidade ou velocidade rotacional);
Imposio de deslocamentos diferentes de zero;
A anlise esttica pode ser linear ou no linear. Todos os tipos de no
linearidades so permitidos, por exemplo, grandes deformaes, plasticidade,
tenso de rigidez, elementos hiper-elsticos e assim por diante.
Alm dos carregamentos estticos, ou seja, que no variam com o tempo,
pode-se aplicar cargas estticas que so repetitivamente retiradas totalmente ou
parcialmente e criam ciclos de tenses ao longo do tempo de maneira pulsante,
variada ou alternada. Sabe-se que tais variaes cclicas de tenses causam fadiga
nos materiais e falhas catastrficas, mesmo quando as tenses so bem menores
que os limites para condies puramente estticas.
16
O MTODO DE ELEMENTOS FINITOS
Os programas de anlises se utilizam das informaes existentes nos
arquivos dos desenhos feitos em programas de auxilio ao desenho com o
computador (CAD) para definir os domnios da geometria, entre outras coisas, mas
principalmente, simular a utilizao peas ou conjuntos nas condies de utilizao.
Alguns programas como o Ansys tambm permitem que o desenho seja feito no
prprio programa.
Esta geometria da pea, que originalmente contnua, subdividida pelo
programa de anlise, em pequenos elementos, em uma quantidade finita, mantendo
estes elementos interligados por ns, formando aquilo que denominamos malha,
este processo chama-se Discretizao. E desta diviso da geometria em
elementos que surgiu o termo anlise pelo mtodo de elementos finitos, pois
diferente do mtodo analtico que utiliza infinitas partes.
Na anlise estrutural com MEF (Mtodo de Elementos Finitos) cada um dos
elementos interpretado como uma mola que possui rigidez e tamanho
predeterminado. Vide figura a seguir.
Figura 4: Similaridade entre um objeto e uma mola carregados axialmente.
17
Portanto:
Figura 5: Similaridade entre as equaes que determinam a fora de um objeto e
uma mola carregada axialmente.
Cada um dos elementos analisado como se fosse uma mola e contribui para
a formao das matrizes nos termos de carregamento, deslocamento e rigidez.
Sendo que a rigidez depende das propriedades do material e geometria da pea.
Vide figura abaixo.
Figura 6: Deslocamentos e foras nas extremidades de uma mola.
O conjunto dos elementos atravs dos ns comuns a eles formam a matriz
global, com dois elementos, os ns de cada elemento e um grau de liberdade. Vide
figura a seguir.
Figura 7: Dois elementos ou molas em srie com rigidez, deslocamentos e foras
diferentes.
18
As condies de contorno globais (carga e apoios) so aplicadas aos ns.
Figura 8: Equao matricial do sistema de dois elementos em srie.
Aps discretizar a geometria, o programa poder ento, durante a anlise
montar a equao matricial com os vetores e matriz de rigidez para calcular o
deslocamento de cada um dos ns e as tenses naqueles pontos. Quando um n de
elemento tiver mais de um grau de liberdade torna-se necessrio o clculo para
cada grau de liberdade. Vide o trabalho Clculo de matrizes para elementos finitos.
A discretizao pode ser feita pelo Ansys Workbench ou por outros softwares
especficos para isto, como o Hipermesh ou Patran.
A forma dos elementos depender da geometria e das configuraes
estabelecidas pelo usurio no software.
ETAPAS DO MTODO
A anlise pelo mtodo de elementos finitos se divide em trs etapas distintas
so elas: o pr-processamento, processamento (ou anlise propriamente) e ps-
processamento.
No pr-processamento se deve definir: a geometria, tipo de anlise, malha,
propriedades dos materiais e condies de contorno.
No processamento (ou anlise) se deve definir (configurar) o tipo de anlise
desejada (utilizando equaes lineares ou no lineares, e outras configuraes) para
obter os deslocamentos nodais.
No ps-processamento se podem obter os resultados tais como, tenses,
fluxo de calor, convergncia, fatores de segurana, etc.
Pr-processamento
Denomina-se pr-processamento todas as definies estabelecidas antes da
simulao que determinam o que ser analisado e em que condio ser feita a
anlise.
19
Na anlise estrutural com MEF, o pr-processamento inclui a definio da
geometria das peas, os materiais, a malha e as condies de contorno.
A geometria e a Malha dos componentes
Dependendo software utilizado para anlise pode-se ter objetos
unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Na grande maioria dos
softwares mais recentes trabalham-se objetos de superfcie que so bidimensionais
ou slidos, que so objetos tridimensionais.
Aos objetos unidimensionais se permite um grau de liberdade e
bidimensionais se permitem trs graus de liberdade de movimentao para cada n
de cada elemento, enquanto que objetos tridimensionais at seis graus. Elemento
a menor parte da geometria que dividida compe a malha e n aquele que une
cada elemento e pode tambm, eventualmente estar sobre este.
Figura 9: Objeto unidimensional nico com seus ns e grau de liberdade de um
destes.
Figura 10: Objeto bidimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um
destes.
Figura 11: Objeto tridimensional nico com seus ns e graus de liberdade de um
destes.
Objeto bidimensional
N
N
N
Elemento
NN
Objeto unidimensional
N
N N
N
NN
Elemento Objeto tridimensional
20
Os ns estaro sempre localizados nas extremidades das arestas e
eventualmente sobre as arestas ou faces do elemento.
A formao da malha se denomina discretizao e na anlise estrutural
compreende a subdiviso dos objetos sejam peas ou conjuntos de peas em
pequenas partes denominados elementos e dos respectivos ns interligando-os.
Aps a discretizao tornam-se conhecidas as quantidades e tipos de elementos e
ns.
A discretizao com a definio de forma, tamanho, posio e quantidade de
elementos pode ser determinada pelo usurio do software, executada por um
software especfico para esta funo ou pelo prprio software que realizar a
anlise.
As formas e tamanhos de cada elemento podem ser iguais ou diferentes,
dependendo da geometria do modelo. As formas mais comuns de elementos so
barras para unidimensionais, triangular e quadrilateral para bidimensionais e para os
elementos tridimensionais as formas; piramidal, tetradrica e hexadrica.
Figura 12: Pea e conjunto de peas discretizadas, respectivamente.
Na figura anterior pode-se ver esquerda a malha em uma pea formada por
605 elementos e 1 337 ns, e direita na figura pode-se ver a malha em um
conjunto de peas formada por 10 094 elementos e 17 529 ns. Em ambos os casos
os elementos so tetradricos.
Os clculos estruturais podem ser feitos por mtodos numricos, como o
caso do mtodo dos elementos finitos ou por mtodos analticos. Sabe-se que com o
mtodo analtico se obtm resultados exatos de tenso ou deformao, por
exemplo, mas invivel quando se tem geometrias complexas, interao de
21
Grfico de Convergncia
0
50
100
150
200
250
300
350
0
10
00
20
00
30
00
40
00
50
00
60
00
70
00
80
00
90
00
10
00
0
11
00
0
12
00
0
13
00
0
14
00
0
15
00
0
Nmero de Ns
Tenso (
MP
a)
MEF
Exata
Linear
(Exata)
materiais diferentes, etc., pois o seu clculo demais complexo e demorado quando
possvel execut-lo.
Os clculos feitos com o mtodo dos elementos finitos sero realizados pelo
software para cada n do modelo, portanto, quanto maior a quantidade de ns,
maior a quantidade de clculos a serem feitos, ou seja, maior quantidade de
processamentos a serem feitos pelo computador e consequentemente, maior tempo
para que software apresente os resultados da anlise.
Ento, razovel pensar que quanto menor a quantidade de ns no modelo
melhor, pois o tempo de espera do usurio para que se tenham os resultados ser
menor. Entretanto, quando h grande quantidade de ns a aproximao entre
resultados apresentados dos valores obtidos pelo mtodo analtico ser maior. Vide
figura a seguir.
Figura 13: Grfico de Convergncia da tenso em funo do nmero de Ns (modificado).
Fonte: Alves, 2003 (6).
Tendo-se em conta ambos os aspectos deve-se ponderar sobre as
caractersticas especificas de cada modelo, antes de decidir qual a melhor estratgia
de simulao a ser adotada.
Modelos com elementos maiores diminuem a quantidade total de ns e
tambm diminuem a exatido, se nas regies crticas do modelo, onde se tem
valores extremos de tenso, houver pouca quantidade de ns.
22
Preparao da geometria
Uma maneira de reduzir a quantidade de ns da malha e consequentemente
o tempo necessrio de processamento a preparao do modelo para anlise. A
esta preparao do modelo que incluem o seu exame crtico do componente ou
conjunto.
Em um modelo de pea, avaliam - se as caractersticas da pea, a seguir
possvel remover toda caracterstica de pouca influncia na anlise, se estiver
posicionada distante dos locais de tenso extrema, e assim reduzir o tempo de
processamento na anlise, sem que os resultados sejam comprometidos.
O mesmo se aplica em modelos de conjunto de peas montadas para anlise,
avaliam - se os tipos de componentes e o local onde estaro colocados. Se os
componentes estiverem posicionados distantes dos locais de tenso extrema,
provavelmente eles podem ser suprimidos da anlise, sem que os resultados sejam
afetados significativamente.
Os Materiais dos componentes
As propriedades do material definem as caractersticas estruturais de cada
componente para uma simulao. E cada simulao pode ter um conjunto diferente
de materiais para qualquer componente.
Atualmente, os softwares oferecem uma grande quantidade de opes de
materiais em suas bibliotecas, alm de permitir que sejam acrescentados novos
materiais ou alterem suas propriedades.
As propriedades mais importantes na anlise estrutural so o mdulo de
Young (mdulo de elasticidade), o coeficiente de Poisson e os limites elsticos e de
resistncia do material.
A definio dos materiais das peas importante para a anlise porque cada
material e tipo de material tero suas propriedades mecnicas caractersticas.
As caractersticas geomtricas de cada componente e sua funo mecnica
no conjunto que pertence geralmente, determinam as propriedades mecnicas
necessrias e consequentemente, o tipo de material, os processos de fabricao e
os tratamentos trmicos necessrios para obt-lo.
23
Para todos os casos a maioria dos softwares pressupe que nenhuma das
propriedades varia com a temperatura, com tempo ou com o volume do
componente.
Materiais frgeis como o concreto, vidro, ferro fundido, por exemplo,
necessitaro de solues adequadas a este tipo de material. Que considere a o fato
de que em sua maioria estes materiais possuem caractaristicas no uniformes e,
portanto, deve-se utilizar a teoria de mximo cisalhamento, Coulomb-Mohr ou de
Mohr modificada, para obter resultados que assegurem o desempenho dos
componentes sem falha quando submetidos a tenses e mantendo o menor volume
possvel de material e outros aspectos econmicos. Vide figuras a seguir.
Figura 14: Dados de fratura biaxial do ferro fundido cinzento, comparados a vrios
critrios de falha.
Fonte: Dowling, N. E. (1993) apud Norton, 2006 (7).
Materiais do tipo dctil tero comportamento uniforme, ou seja, o limite de
escoamento tanto na trao, quanto na compresso ser igual. Desta maneira,
quando submetidos a tenses, as solues mais adequadas sero aquelas que
24
utilizem a teoria da Energia de Distoro de von Mises e de mximo cisalhamento.
Vide figura a seguir.
Figura 15: Dados experimentais de trao superpostos a trs teorias de falha.
Fonte: Dowling, N. E. (1993) apud Norton, 2006 (7).
Elipse de energia de distoro
25
CONDIES DE CONTORNO
O que so as condies de contorno?
Na anlise estrutural as condies de contorno so os carregamentos, as
restries, cargas de corpos, tipos de contatos, etc. Ao se definir uma pea ou
conjunto de peas montadas para anlise, existem vrias consideraes e
procedimentos que devem ser feitos que sejam preparatrias para anlise
denominadas, condies de contorno.
Estas condies de contorno so fatores que influenciam o comportamento
dos modelos de anlise, alterando os resultados e devem ser atribudos pelo usurio
do software.
Consideraes iniciais sobre as condies de contorno
As condies de contorno so imprescindveis para a anlise e fazem parte
do pr-processamento, assim como, a geometria, o material de cada componente e
a malha.
Tanto quanto o ps-processamento, onde se avalia os resultados obtidos, o
pr-processamento e em especial as condies de contorno exigem do engenheiro
amplo estudo da pea ou conjunto de peas e como estes interagem ou so
afetados pelas foras, apoios e outros fatores que influenciem sua resistncia e
desempenho para a funo a que se destinam.
Quanto mais prximas ou exatas forem aplicadas as condies de contorno
das reais condies de trabalho da pea ou conjunto, mais confiveis sero os
resultados obtidos na anlise.
Atribuio das condies de contorno
Avaliar quais so as cargas que hajem sobre componentes, a direo, sentido
e intensidade. E tambm, quais so e onde estaro localizados os apoios, bem
como, os tipos de contato entre os componentes de um conjunto so extremamente
importantes para obter resultados confiveis.
Vale lembrar que o software de MEF se comporta como uma simples
calculadora, ou seja, os resultados obtidos dependem das informaes que recebe.
Simplificando: se entra lixo, sai lixo.
Ao engenheiro cabe definir exatamente quais as condies de contorno
adequadas anlise (condies de contorno), pois os resultados dependem
26
diretamente destas condies, se necessrio deve-se preparar vrios modelos de
anlise para que seja possvel avaliar os resultados.
Avaliando-se como ir trabalhar a pea ou conjunto de peas deve-se, no
software, atribuir cargas e apoios que mais se aproximem as condies reais de
trabalho. Para isto, devem-se conhecer as ferramentas disponveis existentes do
software e para distinguir a aplicao de cada uma delas.
Os carregamentos e apoios (restries) podem, conforme a geometria da
pea, serem aplicados em vrtices (pontos), faces planas ou cilndricas.
As cargas de corpos (acelerao, rotao ou acelerao da gravidade) so
aplicadas em todas as peas ou corpos.
27
A ANLISE ESTRUTURAL COM ANSYS WORKBENCH
As etapas de procedimento para anlise com Ansys Workbench so as
seguintes:
Inicia-se o Ansys Workbench e cria-se a geometria ou seleciona-se o
arquivo que contm a geometria da pea ou conjunto a ser analisado.
Acessando (Engineering Data) onde se encontram os materiais
definidos para o projeto e depois a biblioteca de materiais do Ansys,
escolhem-se quais os materiais dentre aqueles disponveis faro parte
da anlise ou cria-se um material diferente daqueles existentes
atribuindo as suas propriedades.
Retorna-se a rea de projeto e acessa-se no ambiente de simulao,
Static Structural.
Neste ambiente, escolhem-se as solues conforme o tipo de material,
se dctil ou frgil. O usurio deve manualmente, selecionar as
solues desejadas e colocar os tipos de solues mais comuns para
este tipo de material.
Aplicam-se as restries (apoios) e carregamentos adequados nos
locais desejados.
Estabelece as condies de formao da malha e anlise.
Soluciona-se o modelo de anlise e avaliam-se os resultados obtidos.
O programa pode no realizar a anlise por motivos tais como: M formao
dos elementos (devido geralmente aos erros geomtricos), insuficiente espao em
disco ou memria RAM, informaes insuficientes para as condies de contorno ou
quando no forem definidas as solues desejadas.
28
Condies de contorno no Ansys Workbench
Especificamente no ambiente do Static Structural para anlise estrutural do
software Ansys Worbench pode-se atribuir as seguintes condies:
MALHA Em detalhes da malha pode-se configurar como a malha deve ser
criada e tem efeito sobre todos os corpos da anlise. Vide configuraes na tabela.
Tabela 1: Tipos de configuraes em detalhes da malha
Controle Valores / Opes Padro / Tipo de especificao
Relevance (Relevncia)
De -100 +100 Padro automtico com ajuste de
relevncia.
Sizing (Dimensionamento)
Funo avanada de dimensionamento
Padro desligado
Centro de relevncia Grossa (padro), mdia e fina.
Tamanho do elemento Zero (Padro) ou a especificar
Fonte do tamanho inicial Conjunto ativo, Completo ou pea base.
Suavizao Grossa, mdia (padro) e fina.
Transio Rpida (padro) ou lenta.
ngulo de expanso Grossa (padro), mdia e fina.
Inflation (Inflao)
Uso automtico de inflao Desligado (padro), Controlado pelo
programa ou todas as faces na seleo nomeada escolhida.
Relao de Transio 0,272 (padro) ou qualquer valor entre
zero e 1.
Mximo de camadas 5 (padro) ou qualquer valor maior que 1.
Taxa de crescimento 1,2 (padro) ou entre 1 e 5.
Algoritmo de inflao Pr (padro) ou ps.
Opes avanadas de visualizao
No (padro) ou Sim.
29
Controle Valores / Opes Padro / Tipo de especificao
Patch Conforming Options (Opes do caminho de conformao)
Discretizador triangular de superfcie
Controlado pelo programa (padro) ou frente de avano.
Advanced (Avanado)
Verificao de forma Padro mecnico ou Agressivo mecnico.
Ns intermedirios dos elementos
Controlado pelo programa (padro), Verter ou manter.
Elementos em lados retos No (padro) ou Sim.
Nmero de tentativas Zero (padro) ou qualquer valor entre -1 a
4.
Tentativas extras para conjuntos
Sim (padro) ou no.
Comportamento de corpo rgido
Dimensionalmente reduzido (Automtico).
Transformao de malha Desabilitado (padro) ou habilitado.
Defeaturing (Descaracterizao)
Tolerncia de Poro Definido pelo usurio
Gerar pores na atualizao No (padro) ou Sim.
Descaracterizao baseada em malha automtica
Ligada (padro) ou desligada.
Tolerncia de descaracterizao
Zero (padro) ou qualquer valor maior
Statistics (Estatsticas)
Ns e elementos Quantidades
Mtrica da malha Desligada (padro), Qualidade do
elemento, Relao de aspecto e vrios outros.
Alm das configuraes gerais da malha podem-se acrescentar algum outro
tipo de controle de malha em um local em especial e adequ-la a necessidade
atravs de Mesh Control na barra de contexto. Vide a seguir tabela com os tipos de
configuraes possveis.
30
Tabela 2: Tipos de configuraes da malha no menu Mesh Control
Opes para Malha Local de aplicao
Controle Valores / Opes Padro / Tipo de
especificao
Method (Mtodo automtico)
Todos os corpos
Escopo Mtodo de escopo
Seleo de geometria (padro) ou seleo
nomeada.
Geometria Peas inteiras
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Mtodo Automtico
Ns intermedirios dos elementos
Usar configurao global (padro),
Verter ou manter.
Mesh Group (Grupo de malha)
Corpos ou partes
? ? Atribudo pelo usurio.
Sizing (Dimensionamento)
Todos os corpos
Escopo
Mtodo de escopo Seleo de geometria (padro) ou seleo
nomeada.
Geometria Vrtices, Arestas, Faces
ou Peas inteiras.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Tipo
Tamanho do elemento (padro), Nmero de divises ou esfera de
influncia.
Tamanho do elemento
Padro (0) ou qualquer tamanho maior que
zero.
Comportamento Suave ou forado
Contact Sizing (Dimensionamento
de contato) Conjuntos
Escopo Regio de contato Regio de contato: Vrtices, Arestas ou
Faces.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Tipo Tamanho do elemento
(padro) ou Relevncia.
Tamanho do elemento
Usurio define qualquer tamanho maior que
zero.
Refinament (Refinamento)
Vrtices, Arestas ou
Faces
Escopo Mtodo de escopo Seleo de geometria
Geometria Atribudo pelo usurio.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Refinamento De 1 a 3 atribudo pelo
usurio.
31
Opes para Malha Local de aplicao
Controle Valores / Opes Padro / Tipo de
especificao
Mapped Face Meshing
(Discretizao mapeada de face)
Faces
Escopo Mtodo de escopo
Seleo de geometria (padro) ou seleo
nomeada.
Geometria Atribudo pelo usurio.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Restrio de fronteira
No (padro) ou Sim.
Avanada
Especificar lados Vrtices atribudos pelo
usurio.
Especificar cantos Vrtices atribudos pelo
usurio.
Especificar finais Vrtices atribudos pelo
usurio.
Match Control (Controle de incio)
Arestas e Faces
Escopo
Seleo de geometria alta
Arestas ou faces atribudas pelo usurio.
Seleo de geometria baixa
Arestas ou faces atribudas pelo usurio.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Transformao Cclica (padro) ou
arbitrria
Eixo de rotao Sistema global de
coordenadas
Controle de mensagens
No (automtico)
Pinch (Fisgar) Vrtices,
Arestas ou Faces
Escopo
Seleo de geometria mestre
Vrtices, Arestas, Faces atribudas pelo usurio.
Seleo de geometria escrava
Vrtices ou Arestas, atribudas pelo usurio.
Definio
Suprimida No (padro) ou Sim.
Tolerncia Atribuda pelo usurio
Mtodo de escopo Manual
Componente para fisgar
Pr (automtico) ou Ps
Inflation (Inflao) Faces ou corpos
Escopo
Mtodo de escopo Seleo de geometria (padro) ou seleo
nomeada.
Geometria Faces ou corpos
atribudos pelo usurio.
Definio Suprimida No (padro) ou Sim.
32
Opes para Malha Local de aplicao
Controle Valores / Opes Padro / Tipo de
especificao
Escopo de mtodo de fronteira
Seleo de geometria (padro) ou seleo
nomeada.
Fronteira Arestas selecionadas
pelo usurio.
Opo de Inflao
Transio suave (padro), Espessura
total ou primeira camada da espessura.
Taxa de transio 0,272 (padro) ou de 0 a
1.
Mxima quantidade de camadas
5 (padro) ou de 1 e 1000.
Taxa de crescimento
1,2 (padro) ou 0,1 a 5.
Algoritmo de Inflao
Pr (automtico)
CARREGAMENTOS - A anlise estrutural esttica determina os
deslocamentos, tenses, deformaes e foras em estruturas ou componentes
causadas por cargas que no induzem inrcia significativa e efeitos de
amortecimento. Condies de carga e resposta estveis so assumidas, isto , as
cargas e as respostas da estrutura so assumidas variam lentamente com respeito
ao tempo. A carga estrutural esttica pode ser realizada utilizando o ANSYS ou
solucionador Samcef. Os tipos de carga que podem ser aplicadas em uma anlise
esttica incluem:
Foras e presses aplicadas externamente;
Foras inerciais no estado de equilbrio (como a gravidade ou a
velocidade de rotao);
Deslocamentos impostos (diferente de zero);
Temperaturas (para tenso trmica).
33
Vide os tipos de carregamentos e suas configuraes na tabela a seguir.
Tabela 3: Tipos de carregamento e suas configuraes
Tipos de carregamento
Geometria de aplicao
Tipo temporal
Definio Deve-se especificar
Pressure (Presso) Faces Esttico ou harmnico
Normal, Vetor ou
componentes
A geometria de aplicao (Local) e Intensidade
Pipe Pressure (Presso de tubulao)
Apenas Linhas
Esttico ou harmnico
Vetor A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Hidrostatic Pressure (Presso
hidrosttica) Faces Esttico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude da acelerao do fludo e
Densidade do fludo.
Force (Fora) Vrtices,
arestas ou faces
Esttico ou harmnico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Remote Force (Fora Remota)
Vrtices, arestas ou
faces Esttico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Bearing Load (Carga de
rolamento)
Faces cilndricas
Esttico ou harmnico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Bolt Pretension (Pr-carga de
parafuso)
Faces cilndricas ou
corpos Esttico
Carga, ajuste ou aberto.
A geometria de aplicao (Local) e Magnitude para carga, deformao para
ajuste ou aberto.
Moment (Momento)
Vrtices, arestas ou
faces
Esttico ou harmnico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Generalized Plane Strain
(Deformao generalizada de
plano)
Todos os Corpos
(Apenas 2D) Esttico
Momento ou rotao
Referncia em X e Y
A geometria de aplicao Todos os Corpos, Direo
de rotao, sentido e magnitude.
Line Pressure (Linha de Presso)
Arestas Esttico Vetor ou
componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Thermal Condition (Condio trmica)
Corpos Esttico Temperatura Magnitude constante, tabelada ou funo.
Pipe Temperature (Temperatura de
tubulao)
Apenas linhas de corpos
Esttico Temperatura
Magnitude constante, tabelada ou funo.
Carregamento interno ou externo.
34
Tipos de carregamento
Geometria de aplicao
Tipo temporal
Definio Deve-se especificar
Joint Load (Carga de junta)
Apenas entre corpos
Apenas para anlise
transiente ou dinmica
Carga cinemtica
Seleo da junta e magnitude
Fluid solid interface (Interface
slida de fluido) Apenas faces
Apenas para anlise fludo dinmica ou
trmica.
------- Seleo de interfaces
Detonation Point (Ponto de
detonao)
Apenas pontos
Apenas para Dinmica Explcita
Atravs de material
explosivo
Coordenadas X, Y e Z do ponto
RESTRIES Existem vrias opes para restringir estruturas disponveis
no programa. Estas restries so apoios da estrutura que reagiro aos
carregamentos impostos.
A correta definio de apoios ter grande importncia sobre os resultados a
serem obtidos, portanto, estudar como representar os apoios da estrutura utilizando
as opes disponveis no programa, muito importante. Vide Tabela 4.
Destacam-se: Apoio fixo, Apoio sem atrito, Apoio apenas compresso e
Apoio cilndrico, que so muito utilizados.
O apoio fixo restringe integralmente o local de aplicao retirando todas as
possibilidades de movimentao, sendo equivalente ao apoio de engastamento visto
na disciplina de resistncia de materiais.
O apoio sem atrito utilizado para evitar que uma face plana ou curva mova-
se na direo normal. Em outras direes a estrutura no ser restringida.
O apoio apenas compresso no restringe as faces selecionadas quando
tracionadas.
O apoio cilndrico permite restringir ou liberar movimentos nas direes radial,
axial ou tangencial de faces cilndricas, e combinaes destas opes. Nota: se
nenhuma destas opes estiver livre, o apoio se comportar como fixo. Este tipo de
restrio muito utilizado em mecnica para representar apoios de mancais.
35
Tabela 4: Tipos de restries e suas caractersticas
Tipos de Restries
Locais de aplicao
Tipo temporal
Definio Deve-se especificar
Fixed Support (Apoio Fixo)
Vrtices, arestas ou
faces Esttico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local)
Displacement (Atribuir
deslocamento)
Vrtices, arestas ou
faces
Esttico ou harmnico
Componentes e ngulo de
Fase
Deslocamento de cada uma das componentes (X, Y e Z) e tambm o ngulo de Fase
para harmnico.
Remote Displacement
(Deslocamento Remoto)
Vrtices, arestas ou
faces
Esttico ou harmnico
Componentes e ngulo
de Fase para harmnico
Deslocamento de cada uma das componentes (X, Y e Z) e tambm o ngulo de Fase
para harmnico.
Velocity (Velocidade)
Vrtices, arestas, faces ou corpos
Esttico ou harmnico
Vetor ou componentes
A geometria de aplicao (Local), Direo, sentido e
magnitude.
Impedance Boundary
(Fronteira de Impedncia)
Faces (Apenas para
Dinmica Explicita)
Esttico Valores
A geometria de aplicao (Local), Impedncia do Material, Velocidade e Presso de referncia.
Frictionless support (Apoio
sem Atrito) Faces
Esttico ou harmnico
Apoio sem atrito em
faces
A geometria de aplicao (Local)
Compression Only Support
(Apoio apenas compresso)
Faces Esttico Apoio apenas
compresso
A geometria de aplicao (Local)
Cylindrical Support (Apoio
Cilndrico)
Faces cilndricas
Esttico Apoio
cilndrico
A geometria de aplicao (Local) e entre Radial, Axial e Tangencial quais destes
so livres ou fixos.
Simply Supported
(Apoio Simples)
Apenas arestas ou vrtices de superfcies
Esttico Apoio com
rotao A geometria de aplicao
(Local)
Fixed Rotation (Fixao contra
Rotao)
Apenas faces,
arestas ou vrtices de superfcies
Esttico Apoio contra
rotao
A geometria de aplicao (Local) e entre Radial, Axial e Tangencial quais destes
so livres ou fixos.
Elastic Support (Apoio elstico)
Faces Esttico Apoio
elstico A geometria de aplicao (Local) e Rigidez do local.
36
Tabela 5: Tipos de cargas inerciais de corpos e suas caractersticas
Tipos de Cargas
Locais de aplicao
Tipo temporal
Definio Deve-se especificar
Acelerao Todos os
corpos Esttico Acelerao Direo, sentido e magnitude.
Acelerao da gravidade
Todos os corpos
Esttico Acelerao da
gravidade
Acelerao em uma das direes (X, Y e Z) e se
negativo ou positivo.
Velocidade Rotacional
Todos os corpos
Esttico Vetor ou
componentes
A geometria de aplicao (Local), magnitude e eixo para vetor e tambm posio para
componentes.
Contatos no Ansys Workbench:
Na anlise estrutural de conjuntos h mais uma configurao nas condies
de contorno ser definida pelo usurio, esta configurao o contato entre as
peas. E de todas as condies de contorno existentes aplicadas a um conjunto de
peas, aquilo que mais influencia os resultados obtidos o tipo de contato.
Quando o conjunto inserido ou atualizado no ambiente do Static Structural
do Ansys Worckbench automaticamente os contatos entre as peas so inferidos, se
no for configurado de outra maneira, estaro Bonded (Colados). possvel aplicar
contatos manualmente seja entre faces, seja entre arestas ou ainda de pontos de
solda (Spot Welds).
Os contatos podem ser configurados para que sejam detectados por uma
distncia mnima de proximidade atribuindo-se um valor de distncia ou por
relevncia de -100 a +100, sendo -100 correspondente a maior distncia e +100
menor distncia. Tambm possvel configurar se os contatos devem ser
Face/Face, Face/Aresta ou Aresta/Aresta e qual a prioridade para deteco
automtica.
Tipos de contato
No Ansys Workbench existem diferenas nas opes de contato e
determinam como os corpos podem se mover em relao ao outro. A maioria desses
tipos s se aplica a regies de contato formadas por faces. Os tipos so: Bonded
(Ligado ou colado), No separation (Sem separao), Frictionless (Sem atrito), Rough
(spero) e Frictional (Com atrito).
37
Bonded - Ligado
Esta a configurao padro para regies de contato, sempre que se inicia o
Static Structural (Ambiente de anlise estrutural) de um conjunto de peas, este tipo
automaticamente inferido. Se as regies de contato so ligadas, em seguida,
nenhum deslizamento ou separao entre as faces ou arestas permitido. Imagina-
se a regio como colada. Este tipo de contato permite uma soluo linear j que o
contato comprimento / rea no mudar durante a aplicao da carga. Se o contato
for determinado com o modelo matemtico, eventuais lacunas sero fechadas e
qualquer penetrao inicial ser ignorada.
No separation - Sem separao
Esta opo de contato semelhante ao caso ligado. Ele s se aplica s
regies de faces. A separao das faces em contato no permitida, mas pequenas
quantidades de atrito de deslizamento podem ocorrer ao longo de faces de contato.
Frictionless - Sem atrito
Esta a opo padro de anlise de contato unilateral, ou seja, a presso
normal igual a zero se a separao ocorre. S se aplica s regies de faces.
Assim, as lacunas podem formar-se entre os corpos, dependendo da carga. Esta
soluo no linear porque as reas de contato podem ser alteradas conforme a
carga aplicada. Um coeficiente zero de atrito assumido, permitindo correr livre. O
modelo deve ser bem restrito ao usar essa opo de contato. Molas fracas (Weak
springs) so adicionadas ao conjunto para ajudar a estabilizar o modelo a fim de
alcanar uma soluo razovel.
Rough - spero
Semelhante opo de atrito, esta opo de atrito spero perfeitamente
adequada a modelos onde no h deslizamento. S se aplica s regies de faces.
Por padro, nenhum fechamento automtico das lacunas realizado. Este caso
corresponde a um coeficiente de atrito infinito entre os corpos em contato.
Frictional Com atrito
Nesta opo, o contato entre duas faces pode carregar tenses de
cisalhamento at certa magnitude atravs de sua interface antes de comear a
deslizar em relao ao outro. S se aplica s regies de faces. Este estado
conhecido como "aderente". O modelo define uma tenso equivalente de
cisalhamento em que se desliza pela face comea como uma frao da presso de
38
contato. Uma vez que a tenso de cisalhamento excedida, as duas faces vo
deslizar em relao outra. O coeficiente de atrito pode ser qualquer valor no
negativo.
39
ANLISE NO ANSYS WORKBENCH
Para se utilizar das ferramentas para anlise existentes no ambiente Static
Structural do Ansys imprescindvel que se tenha um desenho de computador
pronto que pode ser feito no prprio Ansys ou feito em qualquer um dos programas
que o Ansys consiga obter informaes do arquivo. Os tipos de arquivos que o
Ansys consegue ler so aqueles feitos nos programas mostrados na figura abaixo,
ou seja, UG, Parasolid, Acis, SolidWorks, Catia, Solid Edge, Mechanical Desktop e
Autodesk Inventor.
Os programas podem ser associativos ou no associativos com o Ansys. Os
Programas associativos so:
Inventor R5.3, R6, 2014
Mechanical Desktop (v5 ou v6)
Pro/ENGINEER (Creo)
Solid Edge v12 e 14
SolidWorks 2001+, 2014
Unigraphics v18/NX
Design Modeler/AGP 8
Programas No-Associativos:
CATIA v4
CATIA v5 (R2 R10)
Parasolid (14.1)
ACIS (10.0)
IGES r 4.0, 5.2, 5.3
Figura 16: Programas associativos e no associativos com o Ansys
Workbench.
A vantagem de utilizao de programas associativos que os programas se
comunicam entre si podendo trocar informaes para sua atualizao instantnea,
ou seja, alm de entender as mudanas de geometria da pea, o Ansys tambm
pode importar outras informaes, tais como material, por exemplo, ou enviar
informaes para a melhoria da pea alterando forma, material, etc.
Desenhos feitos no prprio Ansys no Design Modeler, ou seja, naturais do
Ansys possuem a vantagem de serem mais bem compreendidos no momento da
40
anlise e facilmente alterados, embora desenhos complexos sejam mais difceis de
serem desenhados no Ansys, que em softwares especializados em desenho.
Aps acessar o ambiente de anlise do Static Structural do Ansys podem-se
iniciar as definies necessrias para a simulao da pea ou conjunto de peas,
outra opo para iniciar o Ansys automaticamente com os programas associativos
citados atravs do prprio programa de desenho e ir direto para o ambiente de
anlise.
Na figura abaixo, so mostradas no painel da rvore (Outline) as definies
relativas anlise do projeto da pea anterior, note-se que o processamento no
visvel em Outline, pois esta etapa um procedimento interno do software no clculo
das solues requisitadas pelo usurio.
Figura 17: Definies de pr-processamento e ps-processamento no Ansys.
Pr-Processamento
(Ps-processamento)
41
Nas figuras a seguir, se tem esquerda as condies de contorno de uma
pea com apoios e carga aplicada nos furos e a direita a mesma pea com a malha
discretizada automaticamente pelo programa ANSYS.
Figura 18: Objeto geomtrico definido com as condies de contorno esquerda e
discretizada direita.
Nas figuras abaixo, se tem um exemplo de resultados da anlise estrutural,
onde esquerda mostrada a pea colorida, representando a variao de tenso
nesta, tendo ao lado na legenda, uma barra colorida mostrando a correspondncia
entre as cores e a variao de tenso na pea.
direita mostrada a mesma pea e a deformao sofrida em decorrncia
das condies de contorno e da elasticidade do material da pea.
Figura 19: Visualizao de resultados de tenso e de deslocamento em uma pea.
42
INICIANDO O ANSYS WORKBENCH
Nas verses recentes so mais de 20 possibilidades de simulao, enquanto
que nas verses mais antigas como a V8 existiam apenas anlise trmica e
estrutural esttica.
Ao iniciar o Ansys Workbench abre-se a interface do projeto e uma janela
orientando como iniciar um novo projeto nesta verso ou acessar os tutoriais, vide
figura a seguir.
Figura 20: Janela de boas vindas do Ansys Workbench.
O texto da janela diz o seguinte:
1. Selecione o sistema de anlise desejado a partir da Toolbox ( esquerda),
arraste-o para o Project Schematic ( direita) e solte dentro do retngulo
que aparecer destacado.
2. Com o boto direito do mouse na clula de geometria para criar uma nova
geometria ou importao geometria existente.
3. Continue a trabalhar atravs do sistema a partir de cima para baixo. Com
o boto direito do mouse e selecione Editar em uma clula para iniciar a
aplicao adequada e definir os detalhes para anlise da pea.
Quando voc completar cada tarefa, uma marca de seleo verde
exibida na clula, o que indica que voc pode avanar para a prxima clula.
O ANSYS Workbench transfere automaticamente os dados entre as clulas.
43
Quando voc selecionar Salvar (a partir da janela do ANSYS Workbench ou
em um aplicativo), todo o projeto salvo.
Voc pode conectar os sistemas para criar projetos mais complexos.
Para mais informaes, consulte Trabalhando em ANSYS Workbench.
Nota: Para iniciar um tipo de anlise pode-se dar duplo clique sobre
aquele selecionado em vez de arrast-lo para o retngulo.
Exemplo com anlise estrutural (Static Structural):
Seleciona-se Static Structural e arrasta-se para o retngulo ou d-se
duplo clique sobre Static Structural.
Figura 21: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench.
Aps deve-se selecionar ou desenhar a geometria (pea ou conjunto),
neste exemplo ser utilizado uma geometria pronta (pea). Para isto, clica-se
como boto direito do mouse sobre geometria e seleciona-se Import
Geometry > Browse... Vide figura a seguir.
44
Figura 22: Importando uma geometria para a anlise.
Localiza-se o arquivo da pea ou conjunto a ser utilizado na simulao
e clica-se em abrir, conforme mostrado na figura a seguir.
Figura 23: Localizando o arquivo da geometria.
O ambiente de simulao pode ser iniciado clicando-se sobre Model,
Setup, Solution ou Results com o boto direito do mouse na opo Edit.
Vide figura a seguir.
45
Figura 24: Iniciando a interface de anlise.
O ambiente de simulao estrutural iniciado e a pea ou conjunto
mostrado na janela grfica. Vide figura a seguir.
Figura 25: Interface para a anlise estrutural.
Como se podem perceber na figura anterior, vrias novas ferramentas
esto disponveis nesta verso. Resume-se a seguir algumas informaes
importantes para melhor compreenso desta interface.
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As definies das condies de contorno (cargas, restries, etc.) so
realizadas a partir de Static Structural (A5)) em Outline a partir das
ferramentas da barra de contexto e da rea de detalhes.
Tambm em Static Structural (A5)) foi acrescentado Analysis
Settings que permite ao usurio configurar a anlise a partir da rea
de detalhes.
As definies de solues devem ser inseridas a partir de Solution
(A6) em Outline uma uma a partir das opes da barra de
contexto.
Tambm em Solution (A6) foi acrescentado Solution Information
que resume as informaes relacionadas as solues, tais como,
utilizao de hardware, configuraes que foram utilizadas para a
soluo.
Ao iniciar o ambiente atribudo automaticamente Ao Estrutural
(Structural Steel) como material da pea(s) e se for necessrio alterar,
deve-se acrescentar o material a partir da janela do projeto (janela
inicial que continuar aberta) em Engineering Data > Edit. Mais
detalhes sobre este procedimento esto descritos adiante.
ATRIBUIO DAS CONDIES DE CONTORNO:
A atribuio das condies de contorno (Inerciais, Cargas, Restries,
etc.) se faz a partir dos menus da barra de contexto. Ao aplicar as condies
o programa mostra na pea o local de aplicao e atribui um rtulo alfabtico.
Ao selecionar Static Structural sero mostradas todas as condies existentes
na pea e aparecer uma legenda alfabtica com a identificao de cada
uma. Vide figura a seguir.
Figura 26: Atribuio das condies de contorno.
47
COMO ALTERAR O MATERIAL DAS PEAS NO ANSYS
Ao iniciar o ambiente atribudo automaticamente Ao Estrutural
(Structural Steel) como material da pea(s) e se for necessrio alterar, deve-
se acrescentar o material a partir da janela do projeto (janela inicial que
continuar aberta) em Engineering Data > Edit com o boto direito. Ao
realizar este procedimento aparecem as vrias janelas como mostradas na
figura a seguir.
Figura 27: Acessando a biblioteca de materiais.
Clicando com o boto direito sobre o campo mostrado na figura anterior
aparece a opo Engineering Data Sources (Fonte de Dados de
Engenharia) que a biblioteca de materiais disponveis no programa nesta
verso.
Nota: Podem-se acrescentar novos materiais tambm esta biblioteca,
conhecendo-se as propriedades destes.
A janela de projeto estar dividida em vrias reas, cada uma delas
tem uma funo ou informao, so elas: Barra de Menus (Menu bar), Barra
de Ferramentas (ToolBar), Caixa de Ferramentas (ToolBox), Painel de Fonte
de Dados de Engenharia (Engineering Data Sources), Painel de Destaques
(Outline Pane), Painel de Propriedades (Properties Pane), Painel Tabela da
propriedade (Table Pane) e Painel Grfico da propriedade (Chart Pane). Vide
figura a seguir.
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Figura 28: Interface da biblioteca de materiais (Engineering Data).
Ao selecionar no Painel de Fonte de Dados de Engenharia
(Engineering Data Sources) o tipo de material segundo suas caractersticas,
por exemplo, Material de uso geral (General Materials), no Painel de
propriedades sero listados os materiais do tipo. Vide figura a seguir.
Figura 29: rea de materiais do tipo selecionado (Engineering Data).
Lista de Tipos de materiais conforme caractersticas
Lista de materiais do tipo selecionado
Tabela da propriedade
Propriedades do material selecionado
Grfico da Propriedade
Caixa de Ferramentas
Barra de menus
Barra de Ferramentas
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Ao selecionar um material as propriedades deste sero mostradas logo
abaixo. Vide figura a seguir.
Figura 30: rea de propriedades do material (Engineering Data).
Aps selecionar o material clicando na coluna B ou C do material. Vide
figura a seguir. Dever aparecer uma imagem de livro nesta coluna. E depois
se clica em Return to Project.
Figura 31: Seleo do material e retorno ao projeto.
50
Na janela da anlise ir aparecer o novo material ser atribudo
pea. Vide figura a seguir. necessrio clicar no nome da pea ver os
detalhes da pea abaixo e para atribuir o novo material.
Figura 32: Atribuio do material na interface de simulao.
51
Simulation Wizard
Painel de Detalhes da rvore
Painel da
rvore
Menus e Barras de Ferramentas
Janela Grfica
Abas de Opes do Documento Barra de Status
INTERFACE DO AMBIENTE DE ANLISE
Na interface do ambiente do Static Structural existem regies distintas,
conforme mostrado na figura a seguir, nessas regies se tem opes diferentes para
executar procedimentos especficos.
Os Menus e Barras de Ferramentas oferecem acesso a recursos de
configurao do programa, visualizao do modelo, seleo de entidades grficas,
seleo de peas por nome e atualizao do modelo.
Figura 33: Interface do ambiente do Static Structural.
No Painel da rvore so mostrados todos os modelos de simulao
existentes e nestes modelos as suas peas, tambm so mostradas suas definies
de pr e ps processamento, ou seja, malha, materiais, reas de contato entre as
peas, condies de contorno e solues desejadas.
No Painel de Detalhes da rvore so mostrados todos os detalhes do item
selecionado no Painel da rvore, possibilitando alterao ou definio daquele item.
Na Janela Grfica, podem ser mostradas: a geometria, as condies de
contorno, os resultados da simulao, alm de prvias de impresso e relatrio da
simulao.
Na janela Simulation Wizard se tem opes de orientao para montagem da
simulao. Esta janela pode ou no ser mostrada conforme especificao do
usurio.
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Nas Abas do Documento se pode alternar a janela grfica entre geometria,
prvias de impresso e relatrio da simulao.
Na Barra de Status so mostradas as configuraes de unidade de medidas,
alm de mostrar as medidas de uma determinada entidade quando selecionada, por
exemplo, comprimento, rea, volume.
Detalhamento das Regies da Interface
Menus e Barras de Ferramentas
Na regio superior de interface do Static Structural detalhadamente tm-se os
menus e barras de ferramentas. Conforme mostrado na figura abaixo.
Figura 34: Barras de menus e de ferramentas.
Na figura abaixo aparece a Barra de Ferramentas Padro detalhada.
Figura 35: Barra de ferramentas padro detalhada.
Os cones mostrados na Barra Padro oferecem as seguintes opes:
Clicando em Simulation Wizard habilita ou no a janela de auxilio
simulao.
O cone Gerador de Objetos permite criar temporariamente objetos simples
em anlise de conjuntos.
Simulation Wizard Criar Plano de Seo
Comentrio
Planilha
Gerador Mostrar Erros Resolver
Figura
Rtulo
Grfico / Tabela
Inform. Seleo
Barra de Menus Principal
Barra de ferramentas de Contexto
Barra de ferramentas Padro
Barra de ferramentas Grficas
Barra de ferramentas Grficas de contorno
Barra de ferramentas com Seleo de Grupo
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Criar um grupo Selecionar itens do grupo Suprimir ou Habilitar grupo
Nome do Grupo, alternar entre os grupos Controle de Visibilidade de itens
O cone Comentrio, quando clicado, faz abrir uma janela para se inserir um
comentrio uma pea ou qualquer outro item selecionado no Painel da rvore, que
aparecer quando selecionado e tambm no Relatrio da Simulao.
Com o cone Informao de Seleo pode-se visualizar informaes
principais do o objeto selecionado.
Clicando no cone Criar plano de seo podem-se seccionar objetos e
visualiz-los internamente, inclusive com resultados.
O cone Grfico / Tabela cria um grfico ou tabela do item selecionado.
O cone Resolver inicia imediatamente a resoluo da simulao predefinida.
Clicando em Figura o programa insere no Painel da rvore uma imagem
capturada do item ativo na rvore possibilitando tambm a sua visualizao no
Relatrio de Simulao ou captura a imagem ativa da Janela Grfica permitindo
salvamento em arquivo para utilizao em outros programas, por exemplo, Paint,
Word, etc.
Com cone Rtulo habilitado pode-se anexar uma informao em um local
especfico da geometria.
O cone Mostrar Erros habilita a janela de mensagens e mostra lista com
erros encontrados, que podem ser erros geomtricos, de gerao da malha ou de
anlise.
A Planilha apresenta-lhe informaes sobre objetos na rvore em forma de
tabelas, grficos e texto, complementando, assim, a ver os detalhes.
A barra de ferramentas para Seleo de Grupos, mostrada na figura abaixo,
permite especificar as peas, faces ou arestas para formao de um grupo, nomear
este grupo, habilitar ou suprimir, controlar a visualizao de peas do grupo.
Figura 36: Barra de seleo de grupos detalhada.
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Direo
Rtulo
Box / Simples
Filtro de Seleo
Ajuste
Manipulao
Aramado
Olhar Para Janelas
Adjacente
Seleo de tipo Seleo Quantidade e
unidade Base
Converso da quantidade e Seleo de unidade
Para criao de um grupo de peas, por exemplo, necessrio primeiro
selecionar as peas e depois clicar no cone Criar um Grupo. Obs. Ser necessrio
nomear este grupo.
Com a Barra de clculo para Converso de unidades possvel converter
valores de uma unidade de medida para outra unidade equivalente. Vide figura
abaixo.
Figura 37: Barra de clculo para converso de unidades detalhada.
Na figura abaixo aparece o detalhamento da Barra de Ferramentas Grficas.
Figura 38: Barra de ferramentas grficas, detalhada.
O cone Adjacente, que aparece inativo na figura anterior, permite
acrescentar entidades adjacentes uma entidade selecionada da pea ou a prpria
pea.
O cone Direo no executa uma atividade especifica se clicado, ele apenas
mostra se esta ativa ou no a seleo de uma entidade Face ou aresta de uma pea
para a definio de direo e sentido.
O cone Box / Simples permite alternar entre os dois mtodos de seleo, ou
seja, selecionar uma entidade simples clicando sobre elas ou todas as entidades
dentro de uma caixa.
O cone Ajuste, quando clicado, coloca todas as peas existentes e ativas do
modelo visveis e ajustadas na Janela Grfica.
O cone Aramado, quando clicado, muda o tipo de Janela Grfica mostrando
apenas as arestas das peas do modelo.
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Quando clicado o cone Rtulo, permite que os rtulos que aparecem
indicando as condies de contorno, por exemplo, possam ser re-posicionados,
arrastando-os para um outro local da pea.
Os cones do Filtro de Seleo preestabelecem o tipo de entidades que
sero selecionadas para definir contato, foras, apoios, etc.
Os cones de manipulao possibilitam selecionar o tipo de movimentao
visual das peas na Janela Grfica, posicionado, rotacionando, etc.
O cone Olhar Para, permite a visualizao de uma face que j estiver
selecionada, centralizada e frente na Janela Grfica.
O cone Janelas permite a organizao e controle da quantidade de Janelas
Grficas ativas.
A barra de ferramentas de Contexto tem seu contedo alterado sempre que
um item diferente da rvore selecionado, disponibilizando as ferramentas
relacionadas a este item. Vide figura abaixo.
Figura 39: Atualizao da Barra de contexto.
A Barra de Ferramentas de Contexto atualizada dependendo do item selecionado
no Painel da rvore (Outline)
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Painel da rvore
No Painel da rvore existem vrias pastas cada uma contendo as definies
relativas quele tpico. Estas pastas esto contidas na pasta Project e referem-se
ao projeto ativo. Na pasta Project est a pasta, Model, dentro da pasta Model
encontra-se a pasta Static Structural e dentro desta, a pasta Solution.
Figura 40: Painel da rvore detalhada.
Cada uma das pastas dependente das definies contidas nelas.
Na pasta Model (Modelo) aparece a geometria da pea ou conjunto a ser
analisado e tambm a Mesh (Malha), que a discretizao da geometria, alm
destes contm a pasta Static Structural (Anlise Esttica) que deve ter todas as
condies de contorno para efetuar a anlise.
Dentro da pasta Static Structural est a pasta Solution (Soluo) que deve
conter as solues desejadas para a anlise da geometria.
Detalhes de Contorno
Resultados Desejados
Modelo de Anlise
Projeto de Anlise
Malha
Condies de Contorno
Soluo
Detalhes da Geometria: Peas
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A seleo na rvore define o que deve ser mostrado na
rea abaixo
Os campos em cinza no podem ser alterados pelo projetista
Algumas opes podem ser oferecidas ao projetista na forma de menus.
Alguns detalhes, tais como a geometria deve ser selecionada
pelo projetista.
Painel de Detalhes
Depois de estabelecidas a geometria, as condies de contorno, materiais e
solues desejadas, pode-se verificar ou definir detalhes do modelo da anlise,
seleciona-se o item desejado e aparecero no Painel de detalhes da rvore todos os
detalhes relativos quele item. Vide figura abaixo.
Figura 41: Painel de detalhes.
Quando se altera a seleo na rvore, detalhes daquele item sero
mostrados, os detalhes mostrados em campos cinza no podem ser modificados,
mas os demais itens podem ser alterados, alguns destes itens referem-se a
entidades que devem ser selecionadas, por exemplo, superfcies de apoio, como
mostrado na figura acima.
Outros itens que necessitam de entrada de informaes so; valores de fora,
presso, etc. que complementam as condies de contorno, o campo para entrar
com estes valores denominado Magnitude.
Se um item da soluo (Solution) selecionado na rvore sero mostrados: a
quantidade entidades analisadas, o tipo de definio ou resultado estabelecido e os
resultados numricos; mximo e mnimo.
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Se a Mesh (Malha) for selecionada na rvore, ser mostrado o tipo de mtodo
utilizado para obt-la e a quantidade de ns e elementos gerados.
Se o item Geometria for selecionado na rvore, sero mostrados os detalhes
relativos pea ou conjunto de peas da anlise, tais como, localizao do arquivo,
propriedades de massa e volume, quantidade de peas e muitas outras informaes.
Se uma pea em especial for selecionada na rvore sero mostradas
informaes relacionadas apenas a esta pea, tais como, propriedades grficas
(visibilidade, transparncia e cor), definies de material, propriedades de material,
etc.
Janela Grfica
Na janela grfica so mostrados alm da geometria das peas da anlise,
tambm as condies de contorno ou os resultados, correspondente ao item que
estiver selecionado na rvore ou a aba do documento. Durante a exibio da
imagem da geometria possvel interagir com a vista movendo, rotacionando,
aumentando ou reduzindo sua visualizao, tambm se pode selecionar arestas,
superfcies ou corpos para defini-los como referncias de apoios ou cargas.
Abas da Janela Grfica (Opes do documento)
Existem trs abas do documento que se selecionadas podem mostrar na
janela grfica informaes diversas, so elas; Geometry, Print Preview e Report
Preview.
Com a aba Geometry selecionada so mostradas alm da geometria, as
condies de contorno e resultados conforme combinao de seleo na rvore.
Com a aba Print Preview selecionada possvel ver como ser impressa a imagem
da janela grfica. Com a aba Report Preview selecionada possvel estabelecer
como o relatrio da anlise ser montado, quais itens devem aparecer e quais itens
no devem aparecer, posio das figuras, etc.
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Figura 42: Abas do Static Structural.
Janela Mechanical Application Wizard
A janela Mechanical Application Wizard auxilia a execuo da anlise
indicando ao projetista onde esto as ferramentas e a ordem em que devem
preferencialmente ser feitos os procedimentos antes da anlise. Vide figura a seguir.
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Etapas Requeridas
Verificar Material
Inserir Cargas
Inserir Apoios
Inserir Resultados Desejados
Resolver
Ver Resultados
Ver Relatrio
Figura 43: Mechanical Application Wizard com as etapas de Simulao.
Ao selecionar um item no Mechanical Application Wizard indicado na
interface onde se localizam as ferramentas para executar aquele procedimento.
Ao iniciar o Static Structural a janela Mechanical Application Wizard iniciada
automaticamente, se na ltima que foi utilizado estava habilitada.
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rea da superfcie Comprimento da Aresta
Barra de Status
Na Barra de Status podem ser mostrados os valores das reas de superfcie,
comprimentos, etc. das entidades selecionadas. Vide figura a seguir.
Figura 44: Barra de status mostrando valores das entidades selecionadas.
Exemplo 1 Analise de uma pea:
Para iniciar a anlise de uma pea ou conjunto, procede-se conforme descrito
a seguir.
1. - Iniciar o Ansys Workbench.
2. - Arrastar Static Structural do Toolbox para a rea direita para criar
um novo projeto de anlise. Vide figura a seguir.
Figura 45: Iniciando uma anlise no Ansys Workbench. (20 - Repetida).
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3. Clicar com boto direito sobre Engineering Data e em Edit e
depois acessar a biblioteca de materiais.
4. - Encontram-se e selecionam-se os materiais desejados e volta-se ao
projeto.
5. - Para encontrar um arquivo de pea existente no computador, clica-se
com boto direito em Geometry e depois em Import Geometry
localiza-se o arquivo de desenho que se deseja analisar e clica-se
abrir.
6. Depois se clica com boto direito em uma das outras clulas abaixo,
por exemplo, Setup, Model ou Results e na opo Edit, para iniciar o
ambiente de anlise.
7. O ambiente de simulao ento iniciado conforme mostrado na figura
a seguir. Neste ambiente seleciona-se o material a ser utilizado foi
e
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