analisis ansys de un contenedor de pared delgada
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se presenta un breve trabajo del analisis de un contenedor a presion de pared delgada, con sus resultados y procedimiento,TRANSCRIPT
ANALISIS CON ANSYS 14.5 WORKBENCHPara el anlisis en ANSYS, se utiliz la geometra creada en el software CATIA, en esta seccin del trabajo se muestra el proceso que se llev a cabo para realizar dicho anlisis.Crear proyecto en ANSYSPrimero abrimos ANSYS workbench y automticamente se crea un nuevo proyecto, posteriormente escogemos que tipo de anlisis queremos realizar. Para nuestro caso haremos un anlisis estructural esttico. Una vez que tengamos nuestro cuadro de anlisis estructural esttico creado, ingresaremos los datos de ingeniera, que no es ms que el material y sus caractersticas, que tengamos pensado usar, para este anlisis se utiliz como base un acero estructural, al cual se le modificaron propiedades crticas para el anlisis, como el mdulo de elasticidad, en el cual se ingres un valor de 1.189823333e11 Pa. Importar geometra.Para poder importar nuestra geometra al software ANSYS, es necesario guardarla primeramente en el software de dibujo asistido por computadora, en nuestro caso CATIA, como un archivo que tenga la extensin stp (Standard for Exchange of Product model data).Una vez que tengamos nuestro archivo guardado en dicha extensin, desde la ventana principal del proyecto abrimos la parte de geometra (DM). En esta seccin es donde podemos importar nuestra geometra (tambin se puede importar desde la ventana principal). Para importar la geometra (como se est usando ANSYS 14.5) tenemos que indicar las unidades en las cuales se encuentra nuestro modelo o geometra, en nuestro caso esta dibujada en milmetros.En esta misma ventana se introducen los valores del espesor de nuestra lata y adems se le asigna un material. El espesor es de 0.24 mm y el material asignado es aquel que modificamos sus propiedades al principio.A continuacin se presenta una imagen en donde se muestra la geometra ya importada.
MALLADORegresamos a la pantalla principal de nuestro proyecto en donde accederemos a la parte de setup, en la ventana que se abre trabajaremos de aqu en adelante y ser aqu donde definamos el mallado, el problema (que cargas aplicaremos, etc), los resultados que queremos y la solucin.Para mallar primeramente se dej que el software lo realizara automtico, pero como se malla con elementos triangulares haba zonas en las cuales el tamao y la forma de nuestros elementos eran de tal forma que afectaba en nuestros resultados finales, mostrando variaciones de deformacin y esfuerzos alejados de la realidad. Por lo anterior se utiliz un mtodo de mallado: MultiZone Quad method y se le dio un tamao de elemento de 1 mm. A continuacin se presenta una imagen de la geometra mallada y del tipo de mallado que se utiliz.
Aplicar cargas Para nuestro modelo, le aplicamos una presin de 200KPa, que es la presin que se aplic a la late en nuestro experimento, y adems se fijan la parte superior en inferior de nuestra lata.A continuacin se muestra una imagen de nuestro modelo en ANSYS con sus respectivos parmetros asignados para el anlisis.
Solucin.En nuestra solucin queremos obtener el esfuerzo elstico equivalente y deformacin total, lo cual indicamos en los parmetros de Solution.A continuacin se muestran dos imgenes en donde se puede observar los resultados obtenidos.
Esfuerzo elstico equivalente.
Deformacin total.
Es importante mencionar que la visualizacin de los resultados esta escalada, es decir que se exagera el resultado visual para que se pueda apreciar de mejor manera lo que sea de inters.
A continuacin se anexan os resultados obtenidos por Ansys.
ProjectSubjectEstructuras de Pared delgada.
First SavedThursday, May 8, 2014
Last SavedSunday, June 1, 2014
Product Version14.5 Release
Save Project Before SolutionNo
Save Project After SolutionNo
UnitsTABLE 1Unit SystemMetric (mm, kg, N, s, mV, mA) Degrees rad/s Celsius
AngleDegrees
Rotational Velocityrad/s
TemperatureCelsius
Model (A4)GeometryTABLE 2Model (A4) > GeometryObject NameGeometry
StateFully Defined
Definition
SourceC:\Users\Oscar Barrones\Documents\SEPTIMO\pared delgada\lata_files\dp0\SYS\DM\SYS.agdb
TypeDesignModeler
Length UnitMillimeters
Element ControlProgram Controlled
Display StyleBody Color
Bounding Box
Length X175.9 mm
Length Y176.41 mm
Length Z242. mm
Properties
Volume32550 mm
Mass0.25552 kg
Surface Area(approx.)1.3563e+005 mm
Scale Factor Value1.
Statistics
Bodies1
Active Bodies1
Nodes142069
Elements141515
Mesh MetricNone
Basic Geometry Options
ParametersYes
Parameter KeyDS
AttributesNo
Named SelectionsNo
Material PropertiesNo
Advanced Geometry Options
Use AssociativityYes
Coordinate SystemsNo
Reader Mode Saves Updated FileNo
Use InstancesYes
Smart CAD UpdateNo
Attach File Via Temp FileYes
Temporary DirectoryC:\Users\Oscar Barrones\AppData\Local\Temp
Analysis Type3-D
Decompose Disjoint GeometryYes
Enclosure and Symmetry ProcessingYes
TABLE 3Model (A4) > Geometry > PartsObject NameSurface Body
StateMeshed
Graphics Properties
VisibleYes
Transparency1
Definition
SuppressedNo
Stiffness BehaviorFlexible
Coordinate SystemDefault Coordinate System
Reference TemperatureBy Environment
Thickness0.24 mm
Thickness ModeManual
Offset TypeMiddle
Material
AssignmentStructural Steel
Nonlinear EffectsYes
Thermal Strain EffectsYes
Bounding Box
Length X175.9 mm
Length Y176.41 mm
Length Z242. mm
Properties
Volume32550 mm
Mass0.25552 kg
Centroid X-4.3185e-003 mm
Centroid Y-0.51179 mm
Centroid Z-90.929 mm
Moment of Inertia Ip12253.4 kgmm
Moment of Inertia Ip22250.5 kgmm
Moment of Inertia Ip31932.2 kgmm
Surface Area(approx.)1.3563e+005 mm
Statistics
Nodes142069
Elements141515
Mesh MetricNone
Coordinate SystemsTABLE 4Model (A4) > Coordinate Systems > Coordinate SystemObject NameGlobal Coordinate System
StateFully Defined
Definition
TypeCartesian
Coordinate System ID0.
Origin
Origin X0. mm
Origin Y0. mm
Origin Z0. mm
Directional Vectors
X Axis Data[ 1. 0. 0. ]
Y Axis Data[ 0. 1. 0. ]
Z Axis Data[ 0. 0. 1. ]
MeshTABLE 5Model (A4) > MeshObject NameMesh
StateSolved
Defaults
Physics PreferenceMechanical
Relevance0
Sizing
Use Advanced Size FunctionOn: Curvature
Relevance CenterCoarse
Initial Size SeedActive Assembly
SmoothingMedium
Span Angle CenterCoarse
Curvature Normal AngleDefault (30.0 )
Min SizeDefault (1.38860 mm)
Max Face SizeDefault (6.9430 mm)
Growth RateDefault
Minimum Edge Length3.32430 mm
Inflation
Use Automatic InflationNone
Inflation OptionSmooth Transition
Transition Ratio0.272
Maximum Layers2
Growth Rate1.2
Inflation AlgorithmPre
View Advanced OptionsNo
Patch Conforming Options
Triangle Surface MesherProgram Controlled
Advanced
Shape CheckingStandard Mechanical
Element Midside NodesProgram Controlled
Number of RetriesDefault (4)
Extra Retries For AssemblyYes
Rigid Body BehaviorDimensionally Reduced
Mesh MorphingDisabled
Defeaturing
Use Sheet Thickness for PinchNo
Pinch ToleranceDefault (1.24970 mm)
Generate Pinch on RefreshNo
Sheet Loop RemovalNo
Automatic Mesh Based DefeaturingOn
Defeaturing ToleranceDefault (1.04150 mm)
Statistics
Nodes142069
Elements141515
Mesh MetricNone
TABLE 6Model (A4) > Mesh > Mesh ControlsObject NameMultiZone Quad/Tri Method
StateFully Defined
Scope
Scoping MethodGeometry Selection
Geometry1 Body
Definition
SuppressedNo
MethodMultiZone Quad/Tri
Surface Mesh MethodUniform
Element Midside NodesUse Global Setting
Free Face Mesh TypeAll Quad
Element Size1. mm
Advanced
Mesh Based DefeaturingOn
Defeaturing ToleranceDefault(1.0415 mm)
Sheet Loop RemovalNo
Minimum Edge Length3.3243 mm
Write ICEM CFD FilesNo
Static Structural (A5)TABLE 7Model (A4) > AnalysisObject NameStatic Structural (A5)
StateSolved
Definition
Physics TypeStructural
Analysis TypeStatic Structural
Solver TargetMechanical APDL
Options
Environment Temperature22. C
Generate Input OnlyNo
TABLE 8Model (A4) > Static Structural (A5) > Analysis SettingsObject NameAnalysis Settings
StateFully Defined
Step Controls
Number Of Steps1.
Current Step Number1.
Step End Time1. s
Auto Time SteppingProgram Controlled
Solver Controls
Solver TypeProgram Controlled
Weak SpringsProgram Controlled
Large DeflectionOff
Inertia ReliefOff
Restart Controls
Generate Restart PointsProgram Controlled
Retain Files After Full SolveNo
Nonlinear Controls
Force ConvergenceProgram Controlled
Moment ConvergenceProgram Controlled
Displacement ConvergenceProgram Controlled
Rotation ConvergenceProgram Controlled
Line SearchProgram Controlled
StabilizationOff
Output Controls
StressYes
StrainYes
Nodal ForcesNo
Contact MiscellaneousNo
General MiscellaneousNo
Store Results AtAll Time Points
Max Number of Result SetsProgram Controlled
Analysis Data Management
Solver Files DirectoryC:\Users\Oscar Barrones\Documents\SEPTIMO\pared delgada\lata_files\dp0\SYS\MECH\
Future AnalysisNone
Scratch Solver Files Directory
Save MAPDL dbNo
Delete Unneeded FilesYes
Nonlinear SolutionNo
Solver UnitsActive System
Solver Unit Systemnmm
TABLE 9Model (A4) > Static Structural (A5) > LoadsObject NameFixed SupportPressureFixed Support 2
StateFully Defined
Scope
Scoping MethodGeometry Selection
Geometry4 Edges44 Faces4 Edges
Definition
TypeFixed SupportPressureFixed Support
SuppressedNo
Define ByNormal To
Magnitude0.2 MPa (ramped)
FIGURE 1Model (A4) > Static Structural (A5) > Pressure
Solution (A6)TABLE 10Model (A4) > Static Structural (A5) > SolutionObject NameSolution (A6)
StateSolved
Adaptive Mesh Refinement
Max Refinement Loops1.
Refinement Depth2.
Information
StatusDone
TABLE 11Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Solution InformationObject NameSolution Information
StateSolved
Solution Information
Solution OutputSolver Output
Newton-Raphson Residuals0
Update Interval2.5 s
Display PointsAll
FE Connection Visibility
Activate VisibilityYes
DisplayAll FE Connectors
Draw Connections Attached ToAll Nodes
Line ColorConnection Type
Visible on ResultsNo
Line ThicknessSingle
Display TypeLines
TABLE 12Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > ResultsObject NameTotal DeformationEquivalent Elastic Strain
StateSolved
Scope
Scoping MethodGeometry Selection
GeometryAll Bodies
ShellTop/Bottom
Definition
TypeTotal DeformationEquivalent Elastic Strain
ByTime
Display TimeLast
Calculate Time HistoryYes
Identifier
SuppressedNo
Results
Minimum0. mm1.5342e-005 mm/mm
Maximum7.6077e-002 mm1.4124e-003 mm/mm
Information
Time1. s
Load Step1
Substep1
Iteration Number1
Integration Point Results
Display OptionAveraged
Material Data Structural SteelTABLE 13Structural Steel > ConstantsDensity7.85e-006 kg mm^-3
Coefficient of Thermal Expansion1.2e-005 C^-1
Specific Heat4.34e+005 mJ kg^-1 C^-1
Thermal Conductivity6.05e-002 W mm^-1 C^-1
Resistivity1.7e-004 ohm mm
TABLE 14Structural Steel > Compressive Ultimate StrengthCompressive Ultimate Strength MPa
0
TABLE 15Structural Steel > Compressive Yield StrengthCompressive Yield Strength MPa
250
TABLE 16Structural Steel > Tensile Yield StrengthTensile Yield Strength MPa
250
TABLE 17Structural Steel > Tensile Ultimate StrengthTensile Ultimate Strength MPa
460
TABLE 18Structural Steel > Isotropic Secant Coefficient of Thermal ExpansionReference Temperature C
22
TABLE 19Structural Steel > Alternating Stress Mean StressAlternating Stress MPaCycles Mean Stress MPa
3999100
2827200
1896500
14131000
10692000
44120000
262100000
214200000
1381.e+0050
1142.e+0050
86.21.e+0060
TABLE 20Structural Steel > Strain-Life ParametersStrength Coefficient MPaStrength Exponent Ductility Coefficient Ductility Exponent Cyclic Strength Coefficient MPaCyclic Strain Hardening Exponent
920-0.1060.213-0.4710000.2
TABLE 21Structural Steel > Isotropic ElasticityTemperature CYoung's Modulus MPaPoisson's Ratio Bulk Modulus MPaShear Modulus MPa
1.1898e+0050.39915245762
TABLE 22Structural Steel > Isotropic Relative PermeabilityRelative Permeability
10000