Definició del tipus d’element S’ha de fer a través de la següent comanda: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete Per determinats elements finits és necessari definir constants reals (pròpies de la geometria) Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete Per definir las característiques dels materials (propietats físiques), la comanda a emprar és la següent: Preprocessor > Material Props > Material Models NOTA: Matemàticament el tipus d’element és independent del model, però no succeeix el mateix en Ansys Per no cometre errors és recomanable fer ús de la següent opció: Main Menu > Preferences > Structural/ Thermal

Propietats dels materials no constants (depenent de la temperatura en el cas de problemes de transferència de calor o dels desplaçaments en el cas de problemes d’elasticitat). En aquest cas, cal tabular els paràmetres. Per fer-ho, cal introduir les dades aparellades en el quadre del paràmetre no constant corresponent i prémer Add Temperature, per exemple en problemes de calor. Si el paràmetre és constant es deixa casella de la temperatura en blanc i només s’introdueix el valor en la primera casella de la segona fila. Mostra la gràfica coeficient de difusió en funció de la temperatura

Elements finits estructurals Elements 1D (lineals) LINK 1 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Link > 2D Spar 1 Adequat per situacions de tensions compresió-tracció uniaxials 2 nodes Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos Constants reals: àrea de la secció, tensió inicial... Propietats del material: mòdul de Young, coeficient de Poisson, densitat...

Elements 2D PLANE 42 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Solid > Quad 4node 42 Adequat per problemes de tensió plana o deformació plana 4 nodes Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos Constants reals: gruix Propietats del material: mòdul de Young, coeficient de Poisson, densitat...

Elements 3D SOLID 45 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Solid > Brick 8node 45 8 nodes Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos Propietats del material: mòdul de Young, coeficient de Poisson, densitat...

SHELL 43 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Structural Mass > Shell > Plastic 4node 43 Element finit tipus membrana 4 nodes Graus de llibertat: desplaçaments en la direcció dels eixos i rotacions respecte els eixos nodals x, y, z Constants reals: espessor a cada node (I,J,K,L), ... Propietats del material: mòdul de Young, coeficient de Poisson, densitat...

Elements finits per problemes de calor Elements 1D (lineals) LINK 32 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Link > 2D Conduction 32 Element uniaxial de dos nodes, amb capacitat de conduir la calor entre aquests (anàlisi estacionària o transitòria) Graus de llibertat: temperatura a cada node Constants reals: àrea de la secció Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específic, densitat i entalpia

Elements 2D PLANE 55 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Solid > Quad 4node 55 Element amb capacitat de conducció tèrmica 2D (anàlisi estacionària o transitòria) (4 nodes) Graus de llibertat: temperatura a cada node Constants reals: velocitat de transport de massa Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específica, densitat, entalpia i viscositat

Elements 3D SOLID 70 Element Type > Add / Edit / Delete > Add > Thermal Mass > Solid > Brick 8node 70 Element amb capacitat de conducció tèrmica 3D (anàlisi estacionària o transitòria) (8 nodes) Graus de llibertat: temperatura a cada node Constants reals: velocitat de transport de massa Propietats del material: conductivitat tèrmica, calor específica, densitat, entalpia i viscositat

Per tenir més informació sobre un determinat element es pot consultar a l’ajuda d’Ansys Help > Help Topics > ANSYS Element Reference > Element Library

Malles i elements Propietats i constants dels materials: Considerem una placa plana de gruix 1 mm formada per dos materials, un més tou amb mòdul de Young 1·E8 N/m² i coeficient de Poisson 0.3, a la regió A3 i un altre més dur amb mòdul de Young 1·E10 N/m² i coeficient de Poisson 0.45, a la regió A4. (Dimensions: en vermell 2 cm per 2 cm; en blau 1 cm per 2 cm i el cercle de radi 0.5 cm. Suposem un gruix de 0.1 cm.)

Tipus d’element: PLANE 42 (per exemple, cal triar-lo segons els casos) Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Options Element behaviour K3: Plane strs w/thk Constants: Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete i introduïm el gruix a la finestra THK : 0.1 Propietats dels materials: Preprocessor > Material Props > Material Models > Material Model Number 1 Structural > Linear > Elastic > Isotropic i introduïm el mòdul de Young i el coeficient de Poisson respectivament a les finestres EX : 1E06 (Observació: cal vigilar les unitats usades N/cm² ) PRXY : 0.45 (Repetim el mateix per l’altre material amb EX=1E08 i PRXY=0.3 usant l’opció Material > New Model).

Material Number 1 a l’àrea A3 Assignem les característiques dels diferents materials a les regions geomètriques corresponents: Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Areas Seleccionem l’àrea (OK) i fem l’assignació Abans de mallar cap àrea, cal fer constar que les dues àrees estan unides Modeling > Operate > Booleans > Glue > Areas Material Number 1 a l’àrea A3 Gruix de A3 Tipus d’element per A3

segons la geometria i el tipus d’element Mallat de figures 2D: Existeixen dues filosofies de mallat: Free: ideal per a fronteres irregulars. Mapped: ideal per a fronteres regulars. Executarem la comanda: Preprocessor > Meshing > Mesh Tool Shape: Tri o Quad segons la geometria i el tipus d’element Mesh: per mallar Clear: per esborrar

Podem generar la malla “manualment” a través de la comanda Preprocessor > Meshing > Mesh Tool > Size Controls i fer controls de particions a les àrees, a les línies Longitud costat elements Nº divisions costat

Mallat de figures 3D: Mallat usant Extrude o Rotate A partir d’una superfície mallada en 2D es pot generar una malla 3D fent Extrude o Rotate. Exemple: generar una malla 3D per als volums de la sessió anterior. Pas 1: mallar en 2D les superfícies (Element Type: PLANE 42). Per exemple:

Pas 2: Escollir el tipus d’element 3D a emprar (SOLID 45, per exemple) Pas 3: Generació de la malla: Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Elem Ext Opts TYPE: Seleccionar el tipus d’element finit 3D per fer la malla (SOLID 45) VAL1: nombre de divisions a fer quan es realitzi Extrude o Rotate (en el cas de la rotació el nombre de divisions és el que correspon a cada segment (NSEG) que posteriorment es faci Pas 4: Fer Extrude o Rotate, segons calgui

Mallat Mapped Únicament vàlid per volums definits per 4, 5 o 6 superfícies i tenint en compte les següents observacions:

Insertar les propietats dels materials Procediment: Insertar les propietats dels materials Escollir el tipus d’element finit adequat Generar la geometria, per exemple Modeling > Create > Volumes > Prism > Triangular WP X: 0 WP Y: 0 Radius: 5 Theta: 0 Depth: 15

Fer divisions per línies com en el cas 2D: Meshing > Mesh Tool > Lines > Set Mallar la peça: Meshing > Mesh Tool > Shape Triem Hex, Mapped Premem Mesh i seleccionem el volum

Mallat Sweep Vàlid per volums complexos i casos on no sigui aplicable el mallat Mapped 4 3 5 6 8 10

Exemple 2 (aleta refrigeració): geometria i mallat. A partir de la geometria generada en la primera pràctica, procedim de la manera següent: 1. Elecció de l’element finit a emprar: PLANE 55 Element Type > Add/Edit/Delete > Add > Thermal Solid > Quad 4node 55 2. Mallat: Meshing > Mesh Tool > Lines > Set Seleccionar les línies superior i inferior, i fer 20 divisions per exemple. Seleccionar les línies esquerra i dreta, i fer 10 divisions per

El resultat que s’obté és el següent: Meshing > Mesh Tool > Shape Quad Mapped (3 or 4 sided) Mesh i seleccionar l’àrea de l’aleta El resultat que s’obté és el següent: