Apostila ANSYS Workbench

Apostila ANSYS Workbench

(Parte 5 de 6)

O Ansys irá iniciar a simulação verificando se todas as condições iniciais foram atendidas, criar a malha, preparar o modelo, resolver o que foi requisitado e por fim, mostrar os resultados na janela gráfica.

No “Simulation Wizard” devem aparecer todos os itens ticados em verde, indicando que tudo foi realizado corretamente e na árvore ao lado de cada resultado devem aparecer os mesmo sinais. Vide figura ao lado.

Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo

Tensão von Mises

Tensão de

Cisalhamento Deformação

Fator de Segurança

Margem de Segurança

Malha Vide as figuras a seguir com os resultados.

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Análise O mais importante de tudo o que é simulado no Ansys ou qualquer outro programa de análise depende do projetista, uma vez que é ele quem define material, condições de contorno, resultados, etc. são estabelecidos pelo projetista e é ele quem deve analisar os resultados obtidos e aprovar ou não o projeto.

Ao aprovar um projeto, o projetista está atestando sua funcionalidade, segurança e confiabilidade.

Esta apostila não tem como objetivo ensinar o projetista decidir quando deve ou não aprovar um projeto, mas algumas dicas podem auxiliar para que este caminho, entre idealização e aprovação do projeto, seja encurtado.

Uma maneira de realizar isto é responder á algumas questões: A peça ou conjunto atende a funcionalidade esperada da máquina ou equipamento?

A peça ou conjunto podem ser fabricados com os recursos de fabricação disponíveis?

A peça ou conjunto podem ser fabricados com materiais ou processos diferenciados que reduzam seu custo?

É possível reduzir seu custo alterando a matéria prima ou processo de fabricação?

A peça ou conjunto podem oferecer risco á segurança das pessoas envolvidas no processo de fabricação, transporte, utilização ou qualquer outra fase de sua vida útil ou durante a reciclagem do material?

Em caso de falha da peça ou conjunto existe alguma possibilidade de que ocorra falta de segurança como as citas anteriormente?

A peça ou conjunto podem oferecer risco á segurança do patrimônio em qualquer fase de sua vida ou durante a reciclagem?

As tolerâncias de dureza, dimensionais, etc. são adequadas ao projeto, ou seja, não são estreitas demais encarecendo desnecessariamente nem abertas demais causando mal funcionamento do conjunto ou risco á segurança?

O tempo de vida da peça ou conjunto está dentro do esperado pelo cliente? A disposição da peça ou conjunto permite a manutenção periódica e troca de seus componentes?

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Os componentes do tipo; parafusos, porcas, rolamentos, motores, etc. utilizados na construção da máquina ou equipamento são normalizados ou são especiais?

Não seria possível substituir os componentes especiais por normalizados e assim reduzir o custo de fabricação e manutenção?

As perguntas formuladas não estão necessariamente em uma ordem de prioridades.

Outras perguntas poderiam ser formuladas para complementar o questionário, de forma a se obter maior certeza de um perfeito funcionamento, confiabilidade e segurança. Mas para esta apostila que como dito anteriormente não tem esta finalidade já é suficiente.

Uma pergunta que poderia ser formulada pelo leitor agora é: Como utilizar os resultados obtidos através do Design Simulation do Ansys para obter algumas das respostas necessárias?

No exemplo dado não foi especificado a aplicação a ser dada á peça ou seus critérios de funcionamento e segurança e diversos outros aspectos importantes para uma completa exploração deste caso, mas se podem verificar através dos resultados alguns itens importantes citados no questionário, são eles:

A tensão de escoamento á tração que o material suporta é 250MPa e o maior valor obtido pela simulação (Tensão Equivalente von-Misses) foi 150MPa, ou seja, a peça não irá romper por tração ou compressão.

A tensão de cisalhamento (Shear) que o material suporta é a metade da tensão de escoamento 125MPa, e o maior valor obtido na simulação foi 7,7MPa, portanto a peça também não romperá por cisalhamento.

A maior deformação obtida pelo Design Simulation foi 0,1mm, portanto se esta deformação não impedir o funcionamento do equipamento é um critério que obteve aprovação.

Foram colocadas automaticamente como itens de resultados desejados duas pastas Stress Tool e Stress Tool 2 em Solution. Se verificar o seu conteúdo se vê que existem dois resultados em cada uma das pastas e referem-se ás tensões von Mises e Cisalhamento (Shear) respectivamente.

Existe o Safety Factor (Fator de Segurança) e o Safety Margin (Margem de

Segurança) quando á tensão von Mises o fator de segurança mínimo é 1,7 e a margem de segurança é então 0,7.

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Da mesma forma o fator de segurança para cisalhamento é 1,6 e a margem de segurança é então 0,6.

Ou seja, em ambos o programa forneceu os fatores de segurança e a margem de segurança que se está sendo utilizada para a peça.

Se a aplicação da peça não for crítica e não houver carregamento cíclico que venha a causar fadiga do material a peça do exemplo pode ser aprovada.

Entretanto, se a utilização da peça fosse em uma máquina ou equipamento em que a segurança pudesse ser prejudicada em caso de falha seria necessário rever o projeto para que o fator de segurança fosse aumentado.

Para aumentar o fator de segurança é possível alterar o material, alterar a sua geometria nos pontos críticos, ou seja, onde as tensões são maiores ou reduzir o carregamento.

Entretanto se a aplicação não for crítica, mas a peça durante sua utilização estiver submetida a cargas que variem com o tempo e eventualmente possam causar a fadiga do material, é necessário que seja feito uma nova análise para verificar se a peça não falhará por fadiga.

No Design Simulation do Ansys é possível alterar o material da análise colocando um outro existente na livraria ou criar um novo material e também verificar a resistência á fadiga de materiais.

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Exemplo 2 – Analise de um Conjunto de Peças: A análise de conjuntos de peças montadas se diferencia da análise de apenas uma peça por necessitar de definição de contato entre as peças e consequentemente da interação entre estas peças do conjunto.

As peças do conjunto podem ser de materiais diferentes que o Ansys irá simular o comportamento interativo de cada material.

Os contatos entre as peças são aplicados automaticamente entre as faces das peças, como se as peças estivessem coladas (Bonded) se a proximidade entre as peças for menor que um valor predefinido. Entretanto o tipo de contato pode ser alterado a qualquer tempo pelo analista. Vide figura abaixo.

As definições de contato estão em detalhes da árvore quando se seleciona Contact.

Um conjunto de peças ao ser transferido para o ambiente de simulação leva o nome de cada uma das peças que fazem parte do conjunto, podendo então serem identificadas facilmente para que possam receber a especificação dos materiais com os quais serão construídos.

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