Definició del tipus d’element S’ha de fer a través de la següent comanda:

INTRODUCCIÓ A L’ANSYS: TIPUS D’ELEMENTS, MATERIALS I MALLES

MÈTODES NUMÈRICS (ENGINYERIA INDUSTRIAL)

Tipus d’Elements, Materials i Malles

MÈTODES NUMÈRICS Neus Cónsul

Definició del tipus d’element

S’ha de fer a través de la següent comanda:Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

Per determinats elements finits és necessari definir constants reals (pròpies de la geometria)

Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete

Per definir las característiques dels materials (propietats físiques), la comanda a emprar és la següent:

Preprocessor > Material Props > Material Models

NOTA: Matemàticament el tipus d’element és independent del model, però no succeeix el mateix en Ansys

Per no cometre errors és recomanable fer ús de la següent opció:• Main Menu > Preferences > Structural/ Thermal



Propietats dels materials no constants (depenent de la temperatura en el cas de problemes de transferència de calor o dels desplaçaments en el cas de problemes d’elasticitat). En aquest cas, cal tabular els paràmetres.

Per fer-ho, cal introduir les dades aparellades en el quadre del paràmetre no constant corresponent i prémer Add Temperature, per exemple en problemes de calor.

Si el paràmetre és constant es deixa casella de la temperatura en blanc i només s’introdueix el valor en la primera casella de la segona fila.

Mostra la gràfica coeficient de difusió en funció de la temperatura



Elements finits estructurals Elements 1D (lineals)

LINK 1

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Link > 2D Spar 1

• Adequat per situacions de tensions compresió-tracció uniaxials

• 2 nodes

• Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos

• Constants reals: àrea de la secció, tensió inicial...

• Propietats del material: mòdul de Young, coeficient de Poisson, densitat...



Elements 2D PLANE 42

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Solid >

Quad 4node 42

• Adequat per problemes de tensió plana o deformació plana

• 4 nodes


• Constants reals: gruix




Elements 3D SOLID 45

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Solid >

Brick 8node 45

• 8 nodes





SHELL 43

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Shell > Plastic 4node 43

• Element finit tipus membrana

• 4 nodes

• Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos i rotacions respecte els eixos nodals x, y, z

• Constants reals: espessor a cada node (I,J,K,L), ...




Elements finits per problemes de calor

Elements 1D (lineals) LINK 32

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Link >

2D Conduction 32

• Element uniaxial de dos nodes, amb capacitat de conduir la calor entre aquests (anàlisi estacionària o transitòria)

• Graus de llibertat: temperatura a cada node

• Constants reals: àrea de la secció

• Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específic, densitat i entalpia



Elements 2D PLANE 55

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Solid >

Quad 4node 55

• Element amb capacitat de conducció tèrmica 2D (anàlisi estacionària o transitòria) (4 nodes)


• Constants reals: velocitat de transport de massa

• Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específica, densitat, entalpia i viscositat



Elements 3D SOLID 70

Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Solid > Brick 8node 70

• Element amb capacitat de conducció tèrmica 3D (anàlisi estacionària o transitòria) (8 nodes)


• Constants reals: velocitat de transport de massa

• Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específica, densitat, entalpia i viscositat



Per tenir més informació sobre un determinat element es pot consultar a l’ajuda d’Ansys

Help > Help Topics > ANSYS Element Reference > Element Library



Malles i elements

Propietats i constants dels materials: Considerem una placa plana de gruix 1 mm formada per dos materials, un més tou amb mòdul de Young 1·E8 N/m² i coeficient de Poisson 0.3, a la regió A3 i un altre més dur amb mòdul de Young 1·E10 N/m² i coeficient de Poisson 0.45, a la regió A4. (Dimensions: en vermell 2 cm per 2 cm; en blau 1 cm per 2 cm i el cercle de radi 0.5 cm. Suposem un gruix de 0.1 cm.)



Tipus d’element: PLANE 42 (per exemple, cal triar-lo segons els casos)

Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Options

Element behaviour K3: Plane strs w/thk Constants:

Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete

i introduïm el gruix a la finestra THK : 0.1 Propietats dels materials:

Preprocessor > Material Props > Material Models > Material Model Number 1

Structural > Linear > Elastic > Isotropic

i introduïm el mòdul de Young i el coeficient de Poisson respectivament a les finestres

• EX : 1E06 (Observació: cal vigilar les unitats usades N/cm² )

• PRXY : 0.45

(Repetim el mateix per l’altre material amb EX=1E08 i PRXY=0.3 usant l’opció Material > New Model).



Assignem les característiques dels diferents materials a les regions geomètriques corresponents:

Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked AreasSeleccionem l’àrea (OK) i fem l’assignació

Abans de mallar cap àrea, cal fer constar que les dues àrees estan unides Modeling > Operate > Booleans > Glue > Areas

Material Number 1 a l’àrea A3

Gruix de A3

Tipus d’element per A3



Mallat de figures 2D:

Existeixen dues filosofies de mallat:

• Free: ideal per a fronteres irregulars.

• Mapped: ideal per a fronteres regulars.

Executarem la comanda:

Preprocessor > Meshing > Mesh Tool

Shape: Tri o Quad segons la geometria i

el tipus d’element

Mesh: per mallarClear: per esborrar



Podem generar la malla “manualment” a través de la

comanda

Preprocessor > Meshing > Mesh Tool > Size Controls

i fer controls de particions a les àrees, a les línies

Longitud costat elements

Nº divisions costat



Mallat de figures 3D: Mallat usant Extrude o Rotate

A partir d’una superfície mallada en 2D es pot generar una malla 3D fent

Extrude o Rotate.

Exemple: generar una malla 3D per als volums de la sessió anterior.

Pas 1: mallar en 2D les superfícies (Element Type: PLANE 42).

Per exemple:



Pas 2: Escollir el tipus d’element 3D a emprar (SOLID 45, per exemple)

Pas 3: Generació de la malla:

Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Elem Ext Opts

• TYPE: Seleccionar el tipus d’element finit 3D per fer la malla (SOLID 45)

• VAL1: nombre de divisions a fer quan es realitzi Extrude o Rotate (en el cas de la rotació el nombre de divisions és el que correspon a cada segment (NSEG) que posteriorment es faci

Pas 4: Fer Extrude o Rotate, segons calgui



Mallat Mapped

Únicament vàlid per volums definits per 4, 5 o 6 superfícies i tenint en

compte les següents observacions:



Procediment:

• Insertar les propietats dels materials

• Escollir el tipus d’element finit adequat

• Generar la geometria, per exemple

Modeling > Create > Volumes > Prism > Triangular

» WP X: 0

» WP Y: 0

» Radius: 5

» Theta: 0

» Depth: 15



• Fer divisions per línies com en el cas 2D:

Meshing > Mesh Tool > Lines > Set

• Mallar la peça:

Meshing > Mesh Tool > Shape

• Triem Hex, Mapped

• Premem Mesh i seleccionem el volum



Mallat Sweep

Vàlid per volums complexos i casos on no sigui aplicable el mallat Mapped

4 43

35

5

6 6

3

8

83

10

10

3

33 3



Exemple 2 (aleta refrigeració): geometria i mallat.A partir de la geometria generada en la primera pràctica, procedim de la manera següent:

1. Elecció de l’element finit a emprar: PLANE 55

Element Type > Add/Edit/Delete > Add > Thermal Solid > Quad 4node 55

2. Mallat:

• Meshing > Mesh Tool > Lines > Set

Seleccionar les línies superior i inferior, i fer 20 divisions per

exemple.

• Meshing > Mesh Tool > Lines > Set

Seleccionar les línies esquerra i dreta, i fer 10 divisions per

exemple.



• Meshing > Mesh Tool > Shape

– Quad

– Mapped (3 or 4 sided)

– Mesh i seleccionar l’àrea de l’aleta

El resultat que s’obté és el següent:

Definició del tipus d’element S’ha de fer a través de la següent comanda:

Documents

Transcript of Definició del tipus d’element S’ha de fer a través de la següent comanda: