Elementos Finitos

PROYECTO FINAL
APLICACIONES DE ELEMENTOS FINITOS
TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN CUBO DIFERENCIAL DE MATERIAL
SIMULACION DEL DERRETIMIENTO DE UN CUBO DE HIELO POR MEDIO DE LA “MUERTE DE ELEMENTOS”




Docente:
ING. HECTOR CASTRO A.






José Jorge Bendeck Vega 234059
Yeiner Andrés Urieta Alfaro 234480










UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIAMECÁNICA Y MECATRÓNICA
APLICACIONES DE ELEMENTOS FINITOS
BOGOTÁ D.C
2012 – I














































1. RESUMEN

El proyecto a desarrollar, consiste en la aplicación de la herramienta computacional ANSYS 12, para la modelación a través del método de elementos finitos – FEM (Finit Elements Method), del comportamiento físico ytérmico, de un cubo diferencial de una masa de características correspondientes al agua en estado de congelamiento, en un lapso de tiempo en el cual se aplica un diferencial térmico por transferencia de calor tipo convectivo, trayendo como resultado el derretimiento “fundición” del diferencial de masa (hielo).
2. INTRODUCCIÓN

El análisis por medio de la modelación de elementos finitos, permiteinvolucrar diversas variables, características físicas, mecánicas y térmicas, para simular de la manera mas aproximada el evento a analizar; definiéndose condiciones iniciales, internas y de frontera, de modo que los resultados esperados del comportamiento de los elementos del problema se encuentren acorde con teorías analíticas y/o experimentales.
En este tutorial sobre la muerte de los elementos– Death Elements, presentaremos los pasos para modelar la fusión de un material (hielo) por medio de la “eliminación” de los elementos que conforman el modelo, lo cual consiste en “apagarlos” según criterios establecidos, donde definiremos el plano de geometría, el elemento a trabajar con sus respectivas constantes reales, restricciones y propiedades.

3. DESARROLLO

Para el modelamiento de lafusión de material a través de la muerte de elementos que lo conforman, en la herramienta computacional ANSYS 12, se tienen etapas principales como lo son: el Preprocesamiento (Preprocessor), fase de Solución (Solution) y el Postprocesamiento (Postprocessor).

En la fase de Preprocesamiento, en esta fase precisamos el problema, el sistema a modelar, en esta parte definimos los parámetros del tipode elemento con que a modelar el sistema, las propiedades características del material del mismo, se crea la geometría del sistema a analizar y el mallado respectivo que depende del tamaño y número de divisiones para analizar el comportamiento del elemento bajo condiciones puntuales en cada uno de sus nodos u elementos en nuestro caso; dichas condiciones corresponden a las cargas y entornos defrontera las cuales se asignan en la fase de Solución; luego de tener la solución donde el software ha realizado el análisis elemental o nodal del sistema representado, tenemos la fase de Postprocesamiento en la cual veremos los resultados de manera grafica como se desee, ya sea de manera puntual, de contorno o nodal.
3.1 FASE PREPROCESAMIENTO
3.1.1. Definición de Preferencia de Proceso

Eneste primer proceso, determinaremos el tipo de problema, que queremos que el Software trabaje de ahí en adelante, tanto en las opciones como en las funciones de manera preferente, las opciones que tenemos de sistemas para modelar son, Estructural, Thermal, Ansys fluid y Flotran CFD, para nuestro caso de modelación de un sistema térmico elegimos Thermal, Fig. 1. Los siguientes son los pasos paradicha elección:
• De ANSYS Main Menu damos Click en Preferences.
• En la ventana emergente seleccionamos la opción Thermal.
• Click > OK.


Este primer


Fig. 1. Definición del tipo de problema para la preferencia en el Proceso.

3.1.2. Definición del tipo de Elemento.

En la modelación de nuestro sistema, tenemos la necesidad de definir el tipo de elemento, el cual tendrá las...