1.- armaduras_apdl

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CAPITULO 1: ARMADURAS ENANSYS APDLEJEMPLO 1.1: ARMADURA BIDIMENSIONAL

Determine las deflexiones nodales, fuerzas de reaccin y tensiones para el sistema dearmadura indicado: (E = 200GPa, A = 3250mm2).

Las unidades en que se trabajar son mm y N/mm2

1.- CAMBIE EL TTULO DEL PROGRAMA A TUTORIAL DE ARMADURA PARAPUENTE:

En el Utility menu bar seleccione File > Change Title:

Luego ir a Plot < Replot para visualizar el titulo

2. CREAR LA GEOMETRIA

Ingresar Keypoints de acuerdo a la tabla siguiente:

KEYPOINT COORDENADASX Y

1 0 02 1800 31183 3600 04 5400 31185 7200 06 9000 31187 10800 0

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Usar: Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS

Clic en Apply para aceptar el resultado, El resultado es el siguiente:

Si se desea cambiar el fondo de pantalla mediante:

Plot Ctrls < Style < Colors < Reverse Video

Para dibujar las lneas se selecciona :

Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord

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Con el mouse se selecciona sealando los Keypoints hasta obtener la armadura, no sedebe saltar ningn Keypoint:

En caso de que desaparezcan las lneas las volver a activar con plot < lines

3.- DEFINA EL TIPO DE ELEMENTO

Seleccione: Element Type > Add/Edit/Delete

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y seleccione 3D finit stn 180

Este elemento finito LINK180 puede modelar armaduras bidimensionales otridimensionales, cables y resortes.

DEFINIR PROPIEDADES GEOMTRICAS

Con: Real Constants > Add/Edit/Delete, En rea colocar 3250 mm2

4.- DEFINIR PROPIEDADES DEL MATERIAL

En Preprocessor seleccionar Material Props > Material Models

Seleccionar material elstico, lineal e isotrpico, llenar en el campo de Mdulo deelasticidad el valor de E = 200000 MPa, y coeficiente de Poisson, 0.3.

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Ok y Material < Exit

5.- MALLADO

En este caso los elementos finitos son las barras por lo tanto el nmero de divisiones autilizarse es 1

Seleccione Meshing > Size Cntrls > Manual Size > Lines > All Lines

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Para mallar se selecciona luego a:

Meshing > Mesh > Lines y Pick All

Para numerar los elementos ir a Utility Menu seleccionar PlotCtrls > Numbering...

y numerar segn nodos o elementos

6.- FASE DE SOLUCIN

Definimos el tipo de anlisis

Se selecciona Solution Menu > Analysis Type > New Analysis.

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Y se verifica que este selecciuonada la opcin Static

El nodo 1 es totalmente restringido, por lo tanto se selecciona a:

Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints

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En el extremo contrario solamente se restringe el movimiento en y

El resultado es el siguiente que equivale a un soporte de rodillos:

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7.- APLICAR CARGAS

Aplicar las cargas de 280kN, 210kN, 280kN, and 360kN en keypoints 1, 3, 5, y 7respectivamente.

El resultado es el siguiente:

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Resolver el sistema de ecuaciones mediante:

Solution > Solve > Current LS

Aparecer el mensaje: Solution is done

8.- POSTPROCESADO REVISIN DE RESULTADOS

General Postproc > List Results > Reaction Solution, escojer All Items

Y nos entrega el valor de reacciones en el nodo 1 y 7

Nodo Fuerza en x Fuerza en y1 0 513330 N7 0 616670 N

DEFORMACIN

Plot Results > Deformed Shape

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La deformada es de 7.40925 mm

En General Postproc seleccione Plot results > Contour Plot > Nodal Solution >Dof solution > Displacement vector sum

Utility Menu select Plot Controls > Style > Contours > Uniform Contours..

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Y cambie los siguientes datos del cuadro de dialogo

Esto simplemente controla los intervalos de color del grfico anterior

La deflexin puede ser obtenido tambin como una lista con:

General Postproc > List Results > Nodal Solution

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9. DETERMINACIN DE LATENSIN AXIAL

Para definir el comando correspondiente a la tensin axial efectuar el siguienteprocedimiento:

Escribir en la lnea de comandos HELP LINK180 para obtener la informacin delelemento en particular.

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Se despliega la informacin del elemento y debemos buscar las variables de salida

La variable Sxx es la que se quiere graficar. Este parmetro est asociado con el ItemLS como se observa en la tabla 180.2

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Se selecciona entonces a:

General Postprocessor < Element Table < Define Table

Seleccionar Add y escribir en los cuadros de dialogo Tensin axial, seleccionar

By sequence num y ponga 1 despus de LS

Grafique las tensiones seleccionando General Postproc < Plot Results < ContourPlot Element Table < Plot Elem Table

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Donde se especifican las tensiones axiales en MPa y los elementos en rojo estn entensin y los azules en compresin. Con estos datos y el perfil estructural se podradeterminar el diseo de la estructura.

Igual se pueden listar las tensiones

General Postproc < List Results < Element Table data < TENSION_AXIAL

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EJEMPLO 1.2: ARMADURA ESTTICA BIDIMENSIONAL

Determine la fuerza en cada miembro de la siguiente estructura.Indicar si los miembros estn en tensin o compresin. El rea esde 0.01 m2, El mdulo de Young es de 200 x 109 N/m2 y la relacinde Poisson es de 0.3. En este ejercicio se trabajar en metros.

1.- Grabar en una carpeta especfica y con un nombre cualquiera ej: truss

Dar un ttulo al trabajo con File < Change Title

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Luego ir a Plot y Replot

Seleccionar Main Menu > Preferences,

El efecto de seleccionar la preferencia estructural es que solamente las opciones delmen aplicables a la mecnica estructural estn disponibles en la interfaz grfica; lasopciones relacionadas con otras disciplinas tales como trmicas, fluidas yelectromagnticas no estn disponibles. Esto ayuda un poco mientras se navega enlas opciones extensas de ANSYS.

2.- ESPECIFICAR TIPO DE ELEMENTOS Y CONSTANTES

Se selecciona a

Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add..

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Clic Structural Link en el campo izquierdo y 3D finit stn 180 en el campo derecho

.Especificar el rea de los elementos con

Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete

3.- ESPECIFICAR PROPIEDADES DEL MATERIAL

Utilizar:

Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models

Escojemos: Structural < lineal < Isotropic

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4.- ESPECIFICAR GEOMETRA

Se selecciona a dibujar los nodos segn el grfico, utilizando:

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS

nodo x y1 0 02 0 2.83 1.5 2.5


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Verificar los Keypoints con

Utility Menu > List > Keypoints > Coordinates only

En caso de escribir mal algn Keypoint borrarlo con

Main Menu > Preprocessor > Modeling >Delete > Keypoints

Para dibujar las lneas ir a:

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord

Verificar las lneas con: Utility Menu > List > Lines

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En el caso de borrar lneas se puede utilizar

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Lines Only

5. MALLADO

Se puede mallar en forma diferente a lo que se hizo en el primer ejercicio:

Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool

Aparece el siguiente cuadro de dialogo

Se selecciona Lines y Set

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Aqu se puede discriminar distinto tipo de materia, rea, tipo de elemento o seccin

Y OK luego en Mesh Tool seleccionamos Set correspondiente a Lines, clic en todaslas lneas

Y colocamos 1 en nmero de divisiones

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Para mallar se selecciona a: Mesh Tool

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Y seleccionamos Mesh y Pick All

El resultado es el siguiente

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Cerramos Mesh Tool y verificamos con

Utility Menu > List > Elements > Nodes + Attributes

Esta tabla dice que el elemento finito 1 se compone de material 1 y de tipo deelemento 1 y que va del nodo 1 al 2

Grabar y especificar condiciones de frontera

6. CONDICIONES DE FRONTERA

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Se puede ver que el pin A no se puede desplazar en x y y mientras que el pin C solose puede mover en y

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Displacement > On Keypoints

Por lo tanto seleccionamos A y escogemos ALL DOF como 0

Luego seleccionamos C y escogemos UX como 0

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Se puede verificar los desplazamientos con

Utility Menu > List > Loads > DOF constraints > On All Keypoints

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Aplicar la carga con:

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural>Force/Moment > On Keypoints

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Aplicar -2800 N en direccin y


7. SOLUCION

Main Menu > Solution > Solve > Current LS

Aceptar las ventanas y esperar hasta que aparezca el mensaje solution is done

8. POSTPROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS

Se selecciona a graficar la deformada

Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape

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El mximo desplazamiento es 0.820 e-5 metros. Para capturar la pantalla se utiliza

Utility Menu > PlotCtrls > Hard Copy > To File, se graba con la extensin: .bmp

Animamos el ejercicio con:

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Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Deformed Shape

Listamos las fuerzas con:

Main Menu > General Postproc > List Results > Element Solution

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Ejercicios para el estudiante en clase

1.- Utilizando el procedimiento visto en el caso anterior graficarla tensin interna de cada barra

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EJEMPLO 1.3: ANALISIS DE UNA ESTRUCTURA APLICANDOSIMETRA

Determine los desplazamientos y las tensiones en cada miembro dela siguiente estructura. Indicar si los miembros estn en tensin ocompresin. El mdulo de Young es de 200 x 109 N/m2 y la relacinde Poisson es de 0.3. El elemento 3 tiene un rea de 0.130 m2 y losotros elementos tienen 0.065 m2.

1.- Grabar en una carpeta especfica y con el nombre symetric.db

Dar un ttulo al trabajo con File < Change Title

Luego ir a Plot y Replot

Seleccionar Main Menu > Preferences,

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2.- ESPECIFICAR TIPO DE ELEMENTOS Y CONSTANTES

Se selecciona a

Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add..

Clic Structural Link en el campo izquierdo y 3D finit stn 180 en el campo derecho

Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete

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3.- ESPECIFICAR PROPIEDADES DEL MATERIAL

Utilizar:

Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models

Se escoje Structural < lineal < Isotropic

4.- ESPECIFICAR GEOMETRA

Se dibuja los nodos segn el grfico, utilizando:

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Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS

nodo x y1 0 02 2.44 03 0 1.83

verificar los Keypoints con

Utility Menu > List > Keypoints > Coordinates only

En caso de escribir mal algn Keypoint borrarlo con

Main Menu > Preprocessor > Modeling >Delete > Keypoints

Para dibujar las lneas ir a:

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord

Verificar las lneas con: Utility Menu > List > Lines

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En el caso de borrar lneas se puede utilizar

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Lines Only

5. MALLADO

Se efecta el mallado de igual manera que en el caso anterior

Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool

Seleccionar e Mesh y Pick All

El resultado es el siguiente

Cerramos Mesh Tool y verificamos con

Utility Menu > List > Elements > Nodes + Attributes

Esta tabla dice que el elemento finito 1 se compone de material 1 y de tipo 1 y que vadel nodo 1 al 2

Grabar y especificar condiciones de frontera

6. CONDICIONES DE FRONTERA

Utilizamos condiciones de simetra, es decir los nodos de la barra vertical no sedesplazan en x (Ux = 0) y el nodo en el extremo no se desplaza en y (UY = 0)

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Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Displacement > On Keypoints

El nodo 3 no se desplaza en y

Se puede verificar los desplazamientos con

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Utility Menu > List > Loads > DOF constraints > On All Keypoints

Aplicar la carga con:

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural>Force/Moment > On Nodes

Seleccionar Fy y poner la carga de -220000 N en el nodo 2 que es la mitad de loespecificado por las condiciones de simetra

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7. SOLUCION

Main Menu > Solution > Solve > Current LS

Aceptar las ventanas y esperar hasta que aparezca el mensaje solution is done

8. POSTPROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS

Se selecciona a graficar la deformada

Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape

El mximo desplazamiento es 0.240 e-3 metros. Para grabar la deformacin se utiliza

Utility Menu > PlotCtrls > Hard Copy > To File, se graba con la extensin: .bmp

Animamos el ejercicio con:

Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Deformed Shape

Definimos las tensiones con

Main Menu < General Postproc < Element Table < Define Table

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TENSIE_AX: Es un nombre cualquiera que define la variable a graficar

Se selecciona luego a

Main Menu < General Postproc < Plot Results < Contour Plot < Element Table

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Finalmente a:

Main Menu < General Postproc < Element Table < List Elem Table

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1.1.- EJERCICIO PARA EL ESTUDIANTE

1.- Determine la fuerza en cada miembro de la siguiente estructura usandoANSYS. Indicar si el miembro esta en tensin o compresin. Use el mismoelemento LINK1 El rea es 0.02 m2. Mdulo de Young es 200 x 109 N/m2 yrelacin de Poisson es 0.3.

2.- Considere la armadura siguiente donde los apoyos que estn en elplano y-z son fijos. Los miembros de la armadura son hechos de aluminiocon un rea de seccin transversal de 1 pulg2 y un mdulo elstico de 11e6 psi y de acero con un rea de seccin transversal de 0,5 pulg2 y unmdulo elstico de 29e6 psi. Para la carga que se muestra, determinar:

a.- deflexiones en cada nodo

b. Las fuerzas axiales en cada miembro

c. Tensiones axiales en cada miembro

d.- Reacciones en apoyos

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Use LINK180

3.- Disee la torre indicada, si se la va a fabricar con elementos tubularesde acero

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Determine las fuerzas en todos los miembros de la armadura que semuestra si los miembros de la cuerda superior U0U1 y U1U2, tienen unincremento de temperatura de 23 0C y no hay cambio de temperatura enlos dems miembros. Coeficiente de dilatacin lineal 0.0000065, A = 1141mm2

1.- armaduras_apdl

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