elementos estructurales (truss)

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 0 de 18

ELEMENTOS ESTRUCTURALES TIPO

TRUSS (LINK) Aplicación de Elementos Finitos

Bogotá, D.C., Agosto de 2013 Aplicación de Elementos Finitos


ELEMENTOS TIPO TRUSS (LINK)

I

J

x

x

y

Elemento uniaxial que puede actuar bajo tensión o compresión. • Nodos: 2, ( I, J) • Deformaciones uniaxiales. • No se consideran los efectos de

Pandeo

• Máximo 3 restricciones por nodo, (Ux, Uy y Uz)

• Aplicación de las cargas en los nodos


LINK 1 (2D-SPARE)

TIPOS DE ELEMENTOS LINK

Elemento más utilizado, dos grados de libertado por cada

uno de los nodos.

x

LINK 8 (SPARE 8)

Elemento con un grado adicional de libertad en la

dirección z.


LINK 10 (BILINEAR 10)


similar a Link 8 pero usada adicionalmente para elementos

no lineales. Es usado en las versiones mas recientes dado

que contiene características de los elementos LINK 1,8 y 10

I

J

x

LINK 180 (3D FINIT STN 180)

Elemento con tres grados de libertad, que se somete

únicamente a tensión o a compresión.


LINK 11 (ACUATOR 11)


Usado para modelar Cilindros hidráulicos y aplicaciones sometidos a grandes rotaciones. Sometido a tensión y compresión con tres grados de libertad. Es necesario definir una masa, una Coeficiente de amortiguación y un valor de rigidez del resorte


Ejercicio Aplicativo (Elementos estructurales 3D)

Una torre eléctrica se encuentra soportando el peso de dos líneas de transmisión de energía que a su vez están siendo empujadas por el viento.

Calcular

1. Las fuerzas en los miembros

2. Las deformaciones



1. Como se explicó en la parte inicial, se puede seleccionar el elemento 3D finit stn 180, o el

spar 8, para elementos en 3 dimensiones.

2. Se prosigue a seleccionar las propiedades de las constantes

reales (Revisar tutorial 1)



3. Se selecciona el material de los elementos truss, teniendo en cuenta que este es lineal,

elástico e isotrópico


Uso del Command Window (APDL)

Tipo de Elemento

Constantes Reales

Propiedades del Material

Tanto ara el Preproceso como el Postproceso, resulta ser muy recursivo el uso del Command Window, mediante el Lenguaje compuacional de ansys, APDL (Ansys

Parametric Design Language). En el momento que se necesita realizar varios procesos con las mismas variables, o dejar variables paramétricas, el tiempo y costo computacional se vera reducido notablemente

con el uso de este.



4. Creación del modelo. Mediante puntos y lineas.

En la parte de la derecha, se encuentran las herramientas de visualización. De gran ayuda cuando se encuentran problemas

con muchos elementos. El botón «Dinamic model Mode» permite alta

disposición de movilidad con el mouse.



Para la creación de estructuras, tanto en 2D como en 3D, es de vital importancia tener en

cuenta la ubicación de todos los elementos de unión. Los elementos, deben formar

estructuras tetraédricas (para 3D); si alguno de los elementos se omiten o se ponen en una

dirección errada, dejando un nodo libre…

Este nodo se deformará tan fácilmente que el programa, arrojará un error en el nodo en el solver, señalando que en este nodo

la deformación es más alta de la permitida.



5- Se ubican las cargas, (Fuerzas y Restricciones), es necesario descomponer

las fuerzas en «x» en «y» y en «z». 6- Se prosigue al proceso de enmallado. Fy=-2.3077kN

Fx=0.9615kN



7- Se prosigue al Solver. 8- Posteriormente a la visualización de resultados.



Para la visualización de los resultados por elemento, es necesario primero, crear, una tabla de elementos.



Se selecciona By sequence num, y posteriormente se escoge (SMISC) para

fuerzas, y LS para Esfuerzos, seguido de (,1), dependiendo del tipo de archivo que

se desee visualizar.



Dado que en ocasiones es necesario probar distintos tipos de condiciones de carga para el mismo diseño, es necesario, para evitar

repetir el procedimiento n cantidad de veces, crear archivos que guarden las condiciones de carga para cada uno de los casos deseados.



En el General Posproc, al ubicarnos en el Read Results, podemos pasar

cada una de las condiciones deseadas.

Tipo de caso en el que se encuentra arrojado el resultado.



Al tener el diseño creado, es necesario en ocasiones, crear copias de estos elementos con las mismas

propiedades y enmallado. (En la opción de modeling, podemos copiar los elementos, las veces requeridas) Donde: ITIME, es el número de copias, y DX,DY o Dz

es la separación entre ellas.



Ahora, se unirán, las líneas, mediante elementos Link sometidas a solo tensión, para analizar el comportamiento de las 3 torres dado una única carga, en una de

ellas.

Al estar copiadas mediante copy- lines (Crea nuevos keypoint, nuevas líneas, y las deja enmalladas, pero es necesario poner las cargas, para este caso, las

restricciones)



Se debe crear, un nuevo elemento, (Elemento Link 10, Bilinear 10), y en la parte de Opciones, se escoge que su comportamiento sea únicamente a

Tensión. Para versiones resientes, se crea el

elemento link180, y posteriormente (En real constant) se escoge, que su

comportamiento sea únicamente a tensión.



Se seleccionan nuevas, constantes reales, y nuevas propiedades del material.



Al momento de hacer el enmallado, Se selecciona (Element Attributes, Lines) se seleccionan las

nuevas líneas, y se escoge el nuevo set de constantes reales, y el nuevo tipo de elemento, al

igual las nuevas propiedades del material.


GRACIAS

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