Ansys en una Cáscara de Nuez: Análisis Acoplados Secuencialmente
En esta entrega hablaremos de analisis acoplados. Tendremos un análisis acoplado cuando los datos de entrada de un análisis dependan de los resultados de otro.
Como ejemplo hemos elegido un problema térmico acoplado con un problema estructural. Para resolverlo usaremos los “Physics Enviroments” de Ansys.
Es conveniente echar un vistazo a Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico Usando “Body Loads” y a Ansys en una Cáscara de Nuez: Gradiente Térmico usando “Thermal Elements” antes de leer este tutorial.
Planteamiento del análisis acoplado
1) Definimos el problema térmico.
2) Escribimos el archivo térmico.
3) Reseteamos las CC y las opciones.
4) Definimos el problema estructural.
5) Escribimos el archivo estructural.
6) Leemos el archivo térmico.
7) Resolvemos y posprocesamos el problema térmico.
8 ) Leemos el archivo estructural.
9) Leemos el campo de temperaturas resultado del análisis térmico.
10) Resolvemos y posprocesamos el problema estructural.
Datos del problema
Material: Acero.
Dimensiones: 10×10 m^2.
Empotramiento en uno de sus lados.
Conductividad: 2.2 W/m·K.
Espesor de la placa: 60 cm.
Temperaturas impuestas en las caras: 125ºC y 25ºC.
Modulo de Young: 30 e6 Pa
Módulo de Poison: 0.3
Comandos APDL
/TITLE, Coupled Thermal-Stress and Physics Evironments /prep7 ! -------------------------------------- ! Geometría ! -------------------------------------- k,1,0,0,0 k,2,10,0,0 k,3,10,10,0 k,4,0,10,0 l,1,2 l,2,3 l,3,4 l,4,1 al,1,2,3,4 ! -------------------------------------- ! Material: Propidades térmicas ! -------------------------------------- mp,kxx,1,2.2 !material 1, conductividad del acero ! -------------------------------------- ! Elemento placa térmico ! -------------------------------------- ET,1,shell131,0,0,0,1 ! keyop 4-> nº de capas ! -------------------------------------- ! Sección ! -------------------------------------- sectype,1,shell secdata,0.6,1,0 ! espesor, material y ángulo de orientación ! -------------------------------------- ! Mallado ! -------------------------------------- type,1 secnum,1 esize,5 amesh,1 ! -------------------------------------- ! Condiciones de contorno térmicas ! -------------------------------------- da,all,Tbot,25 da,all,ttop,125 ! -------------------------------------- ! Physics Environment ! -------------------------------------- physics,write,thermal ! Escribe el archivo térmico physics,clear ! Elimina CC y opciones ! -------------------------------------- ! Elemento placa estructural ! -------------------------------------- et,1,shell181 ! -------------------------------------- ! Sección ! -------------------------------------- sectype,1,shell secdata,0.6,1,0 ! espesor, material y ángulo de orientación ! -------------------------------------- ! Material ! -------------------------------------- mp,ex,1,30e6 mp,alpx,1,0.65e-5 ! Secant coefficients of thermal expansion mp,nuxy,1,0.3 ! -------------------------------------- ! Empotramiento ! -------------------------------------- dl,4,,all,0 ! -------------------------------------- ! Temperatura de referencia ! -------------------------------------- tref,25 ! -------------------------------------- ! Physics Environment ! -------------------------------------- physics,write,struct ! Escribe el archivo estructural ! -------------------------------------- finish /solu ! -------------------------------------- ! Physics Environment ! -------------------------------------- physics,read,thermal ! -------------------------------------- solve finish /post1 ! -------------------------------------- ! Visualizamos resultados térmicos ! -------------------------------------- plnsol,ttop ! Graficamos la temperatura de la cara superior plnsol,tbot ! Graficamos la temperatura de la cara inferior ! Damos volumen y representamos el gradiente /ESHAPE,1 /GRAPHICS,POWER PLNSOL,TEMP ! -------------------------------------- finish /solu ! -------------------------------------- ! Physics Environment ! -------------------------------------- physics,read,struct ! lee el archivo estructural ldread,temp,,,,,,rth ! lee las temperaturas del análisis térmico ! -------------------------------------- solve finish /post1 ! -------------------------------------- ! Visualizamos resultados estructurales ! -------------------------------------- ! Damos volumen /ESHAPE,1 plnsol,s,eqv ! Grafica tensiones pldisp,2 ! Deformada y posición original
Resultados
Distribución de temperaturas en la placa:
Distribución de tensiones equivalentes de Von Mises:
Deformada de la placa:
HE estado viendo los tutoriales y me ha chocado que la deformación de la placa en el análisis acoplado es diferente que cuando se realiza con cargas, ¿son exactamente los mismos análisis en cuanto a geometría, materiales y condiciones de contorno?
Puedes ver, tanto en el código APDL como en “Datos del problema”, que las dimensiones y los materiales son distintos.
Un saludo, Juan Pedro