Download - ME5600 - Auxiliar #2
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Auxiliar #2Mallado, Validación y Uso inteligenteME5600 Diseño de Elementos Mecánicos
Auxiliares: Sebastián MaggiPatricio Arrué
Jueves 12 de abril de 2012
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Mallado y validación del Modelo
• El mallado (y por lo tanto la forma del elemento) del modelo lleva a buenos o malos resultados.
• Causas• Mallado denso• Forma del elemento• Etc.
• Se presentan distintos puntos a considerar al mallar.• Se puede validar un modelo a través de un parámetro.
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Malla, Nodo y Elemento• Definición de Nodo.• Definición de Elemento
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Mallado
• DOS FORMAS DE MALLAR:
• Mallado automático
• Considera la geometría y topología del modelo mediante algoritmos.
• Mallado manual
• Es posible mallar de forma más inteligente ya que el Usuario puede identificar lugares donde se requiera mallar más fino o más grueso.
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Normas generales de Mallado• La relación Largo/Ancho de los elementos debe ser lo más
cercana a 1.• Los elementos NO deben presentar ángulos muy agudos o
muy obtusos (desviación no mayor a +- 30º del ángulo “óptimo”)
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Normas generales de Mallado
• Para las regiones que requieran utilizar una malla refinada:• Cambios de geometría.• Aplicación de cargas.• Posible concentración de esfuerzos.
• Distancia entre aplicación de la carga y zona donde los efectos de ella se han disipado.• Código ASME: Longitud de atenuación• Distancia servirá para determinar hasta donde se refina.• Varía según la geometría.
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Normas generales de Mallado• Como mínimo se requerirán de 5 elementos en la distancia de
atenuación.
• Consejos:• Un análisis de tensiones requiere una malla más fina que un
análisis de desplazamientos.
• Los análisis térmicos requieren mallas aún más finas.
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Normas generales de Mallado
• Usar mallado uniforme siempre cuando sea posible• En regiones de transición desde malla gruesa a fina, no cambiar
las dimensiones de los elementos adyacentes por un factor mayor que 2.
• Mallado uniforme en áreas normales.• Mallado no uniforme sólo es justificado en zonas de transición o
regiones de geometría compleja.
• Preferir elementos cuadrados/hexaédricos por sobre los triangulares/tetraédricos• Esto es regla general para sólidos.• Excepciones
• Elementos placa en problemas de flexión pura• Elasticidad No Lineal
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Validación del modelo• Teorema de la Energía Total Potencial Mínima• Se basa en el estudio energético de posiciones de equilibrio
(Teorema de Trabajos Virtuales)
• Un modelo será válido sí y solo sí minimiza su Energía Potencial Total
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Validación del modelo
• Energía de deformación
vector de deformación vector de esfuerzos• Energía potencial cargas externas
vector de fuerzas de superficie vector de desplazamientos de la superficie
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Validación del modelo
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Uso inteligente de ANSYS
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Mallado en ANSYS• Relevance Center:• Fija el punto medio del control de relevancia.
• Element Size:• Tamaño de elemento.
• Shape checking:• Lineal o No Lineal.
• Solid Element Midside Nodes:
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Mallado en ANSYS• Smoothing:• Mueve Nodos para cumplir normas de largo de elementos.
• Transition:• Longitud de atenuación.
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Mallado en ANSYS• Method:• Puede ser:
• Automático• Tetraédros• Hexaedro-dominante
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Mallado en ANSYS• Sizing:• Definir largo de elementos o Nº de subdivisiones• Se puede definir una “Esfera de Influencia”
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Mallado en ANSYS• Mapped Face Meshing:• Controla el mallado en función de la estructura.
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Ejercicio #2• Manivela sometida a una fuerza F=300 lbf que causa la torsión
y flexión de un eje con un diámetro de ¾ in que está fijo a un soporte en el origen.
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• A) Dibujar diagramas de cuerpo libre separados del eje AB y del brazo BC, y calcule los valores de todas las fuerzas, momentos y pares de torsión que actúan sobre estos elementos. Identifique las direcciones de los ejes coordenados en estos diagramas.
• B) Calcule el máximo del esfuerzo torsional y del esfuerzo flexionante en el brazo BC e indique donde actúan.
• C) Localice un elemento del esfuerzo en la superficie superior del eje en A y calcule todos los componentes del esfuerzo que actúan sobre este elemento.
• D) Determine los esfuerzos máximos normal y cortante en A.
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Solución Ejercicio #2• A)
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• B)
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FIN• Muchas gracias por su atención.• PRÓXIMA CLASE: PANDEO