UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica ÍNDICE PRACTICA 2: ANALISIS EN ANSYS DE ESTRUCTURAS METALICAS ........................2 1. OBJETIVOS DIDACTICOS:............................................................................................2 2. DESCRIPCION DE LA TAREA A RESOLVER: ............................................................2 3. MARCO TEORICO: .........................................................................................................2 3.1 ¿QUE ES ANSYS?: ..........................................................................................................2 4. TAREAS A RESOLVER: ...................................................................................................3 4.1 PROBLEMA 4/30: Meriam pg.187 .....................................................................................3 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 1 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica PRACTICA 2: ANALISIS EN ANSYS DE ESTRUCTURAS METALICAS 1. OBJETIVOS DIDACTICOS: • Determinación mediante el uso de Software de elemento finito ANSYS los esfuerzos, fuerzas axiales y deformaciones de la estructura metálica mostrada. • Hacer uso de herramientas grid y line sketch del sofware ANSYS. 2. DESCRIPCION DE LA TAREA A RESOLVER: • Hacer un ejercicio del libro Meriam estructuras y analizar el objeto en ansys con el fin de poder ver la fuerza y deformación que se producen ante una carga axial. 3. MARCO TEORICO: 3.1 ¿QUE ES ANSYS?: ANSYS es un paquete de software desarrollado por la compañía homónima con más de 40 años de experiencia en el ramo, se define como un software que ayuda a encontrar soluciones a problemas de ingeniería a través de la teoría de los elementos finitos para estructuras y de los volúmenes finitos para fluidos. Se utiliza para cálculos estáticos y resuelve problemas lineales y no lineales para estructuras, transferencia de calor, dinámica de fluidos, problemas acústicos y electromagnéticos Dentro de las principales tareas del programa se encuentran: • Construir o importar modelos de estructuras, productos, componentes o sistemas. • Aplicar cargas al elemento creado • Estudiar las respuestas físicas, tales como niveles de esfuerzo, distribuciones de temperatura o campos electromagnéticos. • Optimizar diseños existentes. • Realizar pruebas virtuales sobre componentes en etapa de diseño. Figura 1 Software ANSYS 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 2 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica 4. TAREAS A RESOLVER: 4.1 PROBLEMA 4/30: Meriam pg.187 • Determine la fuerza en los puntos CM de la armadura cargada L=7840 N Figura 2 Problema 4/30 a. Desarrollo de la estructura: • En el software ANSYS, iniciamos con Wokbench el cual nos ayudara para generar nuestra estructura. π΅ππππ’π ππ ππππππ ππ πΈπ ππ’πππ ππ ππππ¦πππ‘π πΆπππ ππ βπππππππππ‘ππ Figura 3 Interfaz de ANSYS Workbench 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 3 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Iniciamos arrastrando el análisis Static Estructural a la pantalla del proyecto Figura 4 usamos la herramienta Static Structural • Seleccionamos Geometry con botón derecho /New DesingModeler Geometry Figura 5 Seleccionamos el análisis de Geometry/Desing Modeler Geometry 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 4 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Nos aparecerá la siguiente ventana Figura 6 Espacio de trabajo de ANSYS Modele Geometry • Seleccionamos plano XY/ Look at para visualizarlo Figura 7 Seleccionamos Look at 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 5 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Es recomendable configurar UNIDADES de acuerdo con el problema propuesto. Figura 8 herramineta Units para configurar las unidades • En el menú Sketching, seleccionamos Settings, para configurar puntos de ayuda del dibujo a analizar Figura 9 Menu de sketching 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 6 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 10 Configuramos Major Grid Spacing y Minor Steps per Major • En el menú Draw, dibujamos Lineas, de acuerdo con la estructura a analizar Figura 11 Seleccionamos line 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 7 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Empezamos hacer nuestro boceto Figura 12 ya generado nuestro boceto • Le generamos dimensiones para que sea igual a nuestro ejercicio Figura 13 Vamos al menú dimensions y le damos a general 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 8 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 14 Después de generar las dimensiones editamos respectivamente • Ya teniendo nuestro boceto casi completado para hacer los radios usaremos la opción de Circle del menú Draw Figura 15 Utilizamos la opción circle 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 9 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 16 Generamos las siguientes líneas y circulo con esas dimensiones • Luego de haber hecho algunos círculos para eliminar las líneas que no tienen que ver con el boceto usamos Trim del menú Modify Figura 17 Usamos trim 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 10 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 18 Terminado el boceto • A esas Lineas debemos convertirlas a líneas solidas con el Line fron Sketches de acuerdo ala estructura a analizar Figura 19 Vamos a la opción lines from sketches Figura 20 Para que se pueda seleccionar todas la líneas le damos a sketch 1 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 11 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 21 Se selecciono todas las líneas Figura 22 Ya seleccionado todas las líneas le amos en Apply Figura 23 Se aplico en todas las líneas Figura 24 le damos a genérate o F5 para que se genere las líneas solidas 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 12 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 25 Líneas solidas generadas • A continuación, debemos crear una sección transversal para el elemento creado Figura 26 Vamos Concept-Cross Section-Rectangular para la sección 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 13 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Elegimos una sección de 0.01x0.01 mm2 Figura 27 la sección será de B=0.01 m y H=0.01m • A l línea solida creada line Body se le debe asignar la sección transversal creada Figura 28 le asignamos la sección 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 14 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Cargar el Modelo a la cual se le debe asignar las restricciones y cargas, en los nudos o secciones requeridas. Ante de ello, es importante generar las mallas requeridas en el modelo para que el software ANSYS lo reconozca como un elemento finito Figura 29 Le damos a Edit para el mallado Figura 30 Vamos a Mesh y genérate Mesh 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 15 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 31 Aun no se generó el mallado Figura 32 Se genero el mallado en nuestro solido de lineas • Seleccionamos los puntos a los cuales se les va aplicar las Cargas o restricciones, estos los podremos seleccionar mediante los iconos de selección de puntos, líneas 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 16 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica áreas,etc que se muestran a continuación. Es necesario selección Static Structural para acceder a esta selección. Figura 33 Insert-Fixed Support para el punto A Figura 34 Generamos Fixed Support 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 17 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 35 Aplicamos Displacement en el punto I Figura 36 Generamos Displacement Figura 37 Le damos a Components y Y=0 Z=0 X=free 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 18 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 38 Aplicamos Force en los puntos N, M, L, K ,J Figura 39 Como serán en el eje y será negativo como marco de referencia -7840 N Figura 40 Generamos las fuerzas en todos esos puntos seleccionados 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 19 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica • Para obtener los resultados, debemos seleccionar Solutions-Insert. Para nuestro caso seleccionaremos deformación total y en beam results seleccionaremos las fuerzas axiales de los elementos. Luego solve Figura 41 Vamos a solution y seleccionamos Axial Force, Deformation Total Figura 42 Vemos que si se generaron las dos opciones seleccionadas 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 20 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 43 deformación total fue 56.984 m Figura 44 Fuerza axial máxima es 59744 N 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 21 UNIVERSIDAD CÁTOLICA DE SANTA MARÍA Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica Figura 45 Fuerza axial en el Nodo CM=20288N 23 de Octubre de 2023 NOMBRE: BRAYAN CUETO QUICHCA 22
