Ensayos

Elementos Finitos UN- Gr2

TUTORIAL 8
ELEMENTOS ESTRUCTURALES SOLIDOS
Los elementos Solid se utilizan para discretizar elementos tridimensionales. Generalmente tienen forma de hexaedro, pero también puede tener forma de prisma o de tetraedro, dependiendo el número de nodos. Nos enfocaremos en los elementos SOLID45 y SOLID95. El elemento SOLID45 tiene forma de hexaedro, con un nodo en cadaarista, cada uno con tres grados de libertad, en las tres direcciones coordenadas. El elemento SOLID95 tiene un nodo en cada arista y sobre el cada punto medio entre dos aristas adyacentes.

Elemento SOLID95

Ejercicio:
Modelar una viga rectangular fabricada en acero 1020, de 30 cm de longitud con una sección transversal de 2 x 5 cm, sometida a tres condiciones de carga Tensión de 20KN, Flexiónde 200 Nm, Torsión de 100 Nm. La viga está empotrada en uno de sus extremos, como se muestra en la figura.

Analice la respuesta bajo cada uno de los casos y bajo un caso de carga combinada donde actúan los tres estados simultáneamente.

TIPO DE ANALISIS: En el menú de utilidades, en preferencias, seleccione el tipo de análisis Estructural.

GEOMETRIA: Se realiza a partir de un bloque 3D.Para ello dibujaremos antes un plano de trabajo que se utilizará posteriormente. En el menú principal, se selecciona WP settings, y se dan los parámetros que aparecen en la figura. Para crear el modelo sólido se va a Preprocessor – Modeling – Create – Volumes –Block – By 2 corners & Z.

MATERIAL: Se utilizará un acero 1020, para cargarlo, se va a MaterialProps - Material Library – Import Library- se indica el SI, y se selecciona el nombre del material en la carpeta de ANSYS en archivos del programa, que generalmente se encuentra en C:\Archivos de programa\Ansys Inc\v100.\ANSYS\matlib.

SELECCIÓN DEL TIPO DE ELEMENTO: Se selecciona el elemento SOLID45, tomando los parámetros que se encuentran en la figura:

Las propiedades del elemento Solid45 se especifican con los siguientesparámetros:

CONSTANTES REALES: El elemento Solid45 no solicita parámetros de constantes reales. ENMALLADO: Teniendo en cuenta el tipo de elemento. El mallado se hará con elementos 3D, de forma hexagonal. Haremos un mallado Mapeado. Los tamaños de los elementos son de 5mm. (0.005 m)

Con este mallado se obtienen alrededor de 2400 elementos de forma hexagonal. Si se hubiera hecho un mallado conelementos de forma tetraedral, se hubiesen obtenido mas de 16000 elementos, lo que implica una mayor exigencia computacional y hace más complicada la visualización de resultados en secciones.

APLICACIÓN DE RESTRICCIONES En Preprocessor – Loads – Define Loads – Structural – On Areas, seleccionamos el área señalada en la figura:

Seleccionamos una restricción en todos los grados de libertad, luegoaparecerá la simbología de las restricciones sobre dicha área.

Este modelo se debe guardar, como base para aplicar los tres casos de carga: Tensión, Flexión y Torsión. File – Save As - … Guarde el modelo con el nombre modelo.db, dentro del mismo directorio donde viene trabajando.

1er CASO DE CARGA – TENSIÓN APLICACIÓN DE CARGAS: Se aplicará la carga en forma de presión sobre el área delextremo en voladizo. Dicha carga es de 20KN. Dicha presión requerida tendrá un valor de:

Seleccione Preprocessor – Loads – Loads Apply – Structural – Presure – On Areas para aplicar la presión requerida. Pique luego la cara frontal de la viga, acepte e introduzca el valor de -20e6, como presión a aplicar. SOLUCION DEL MODELO Solution – Solve –Current LS

POSTPROCESAMIENTO: A. Desplazamientos enla viga: Se pueden observar estos desplazamientos en escala de colores en General Postproc - Plot Results – Contour Plot Nodal Solu. Seleccione USUM como ítem a graficar, donde obtendrá el gráfico:

La deformación obtenida es consistente con la teoría? = =

B. LISTA DE REACCIONES

Seleccionando General Postproc – List Results – Reaction Solu , puede generar el listado de reacciones en los...