análise de colunas
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Análise de colunar AnsysTRANSCRIPT
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DESAFIO 1
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE COLUNAS EM CONTATO COM BASE ELÁSTICA
Agosto de 2015
Laura Camelo Santos
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1.Análise não linear de uma viga engastada através do ANSYS
Pré-processamento:
Definem-se a geometria, tipos de elementos, reais constantes, propriedades do material e divisão da malha de elementos.
Solução: Aplicando o carregamento e resolvendo o problema
Solution>Analysis Type> Sol’n control
a) Large Displacement Static: Inclui os efeitos das grandes deformações;b) Time control : Verificar com Ricardo e ler help do Ansys
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Aplica-se as condições de contorno e carregamento.
Resultados
DEFORMADA
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DEFLEXÃO EM X
DEFLEXÃO EM Y
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2.Análise da estabilidade de uma coluna via ANSYS
2.1 Análise da carga crítica de uma coluna perfeita
Computa os autovalores do sistema estrutural com suas cargas e restrições de contorno. É a análise clássica de flambagem de Euler. Cargas críticas para diversas condições de contorno e carregamento são disponíveis na literatura e facilmente calculadas. Entretanto, neste método a coluna é considerada perfeita. Não são considerados os efeitos das imperfeições geométricas e outras fontes de não linearidade. A carga crítica da coluna perfeita é maior que a carga crítica encontrada na prática.
Será analisado a carga crítica de uma coluna perfeita com seção transversal de 10 x 10 mm, engastada inferiormente, com altura h = 100mm .
Passo 01: Definição do problema
Nesta fase é definida a geometria do problema, os tipos de elementos usados, os reais constantes, as propriedades dos materiais e a malha de elementos finitos.
Passo 02: Solução
Solution>Analysis Type>New Analysis>Static
Unabridged menu
Solution>Analysis Type> Analysis Option -> Prestress ON (Assegura que a matriz de rigidez é calulada)
Aplica cargas e restrições
Solution>Solve>Current LS
FINISH (ao final do menu principal)
É necessário entrar novamente na fase de solução para especificar a análise da flambagem.
Solution>Analysis Type>New Analysis>Eigen Buckling
Solution> Analysis Type> Analysis Option - > No. Of modes to extract “1”
Solution>Solve>Current LS
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FINISH
Agora é necessário entrar no solver novamente para poder expandir o resultado e poder rever a forma dos modos de flambagem
Solution>Analysis Type>Expansion Pass -> ON
Solution> Load Step Opts > Expansion Pass> Single Expand > Expand Modes
No of modes to expand: “1”
Solution>Solve>Current LS
Passo 03) Resultados
Carga crítica: General Postproc>List Results>Detailed Summary
***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 41123. 1 1 1 ColunaPerfeita
General Postproc> Plot Results> Deformed Shape
2.2 Análise não linear da estabilidade de uma coluna
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Análise mais realística, pois, implica em análise não linear, grandes deformações, para calcular as cargas críticas. A partir de incrementos de carga se chega até o limite da estrutura (quando um pequeno incremento de carga causa grande deflexão). Análise não linear dessa natureza permite a modelagem de imperfeições geométricas, perturbações de cargas, materiais não lineares, etc. Para esse tipo de análise, pequenas cargas fora do eixo são necessárias para iniciar o modo de flambagem desejado.
Parte 01) Pré-processamento
Definição da geométrica do modelo. No caso, coluna de 100 mm de altura com seção 10x10mm (A=100mm²; I=833.333mm²; h=10)
Definição do tipo de elemento BEAM 3; Propriedades do material E=200e3; v=0.3
Malha: elementos de 1mm – 100 elementos ao longo da linha
Parte 02) Solver
Solution>New Analysis> Static
Solution>Analysis type: Sol’n Control
Basic:
Garanta que os efeitos das grandes deformações estejam selecionados;
Automatic time stepping: ON – VER COM RICARDO
Substeps = 20 (substep inicial de 1/20 do total de carregamento)
Número máximo de substep de 1000. Para o programa se não convergir após 1000 steps
Número mínimo de substep = 1
Garantir que todos os itens da solução estarão no file de resultados.
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Nonlinear: VER HELP
Aplicar restrições (engaste – livre)
Cargas: Fy=-50000 e Fx=-250
Solution > Solve> Current LS
Resultados deformada:
DOF y
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DOF x
Gráfico incremento de carga x deslocamento
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Main Menu> TimeHist Postpro
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Pelo gráfico é possível notar que a coluna flamba com uma carga de aproximadamente 40000 N – onde começa a haver grandes deflexões com pequeno incremento de carga. O que é um valor menor do que aquele obtido pelo autovalor 41123N.