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• zandryta2000

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Análisis Modal del Modelo de Ala de un Aeroplano Descripción del problema Éste es un análisis modal simple de un ala de un aeroplano. El ala es de configuración uniforme a lo largo de su longitud y su área transversal se define por una línea recta y una curva como se muestra. El ala está fija al cuerpo del avión en un extremo y libre al otro. El objetivo del problema es encontrar las frecuencias y modos naturales del ala.

Las dimensiones del ala son mostradas anteriormente. El ala está hecha de polietileno de baja densidad con un modulo de elasticidad de 38x103 psi, coeficiente de poisson 0.3, y una densidad de 8.3E-5 lb sec2/in4.

Aproximaciones y Presunciones Asuma que el lado del ala conectado al avión es completamente fijo en todos los grados de libertad. El ala es sólida y las propiedades del material son constantes e isotrópicas. Usar un modelo sólido para generar uno en 2-D de la sección transversal del ala, crear un mallado razonable y entonces proyectar el área transversal en 3D con lo cual el modelo sólido será inmediatamente mallado. Para minimizar el tiempo de modelado del sólido, simplifique la creación del perfil 2-D del aeroplano. Para seguir el contorno de este perfil con precisión se requeriría usar más puntos. Además, el mallado usado en este ejemplo, será bastante tosco para el tipo de elemento usado. Construyendo la Geometría Crear keypoints

Main Menu > Preprocessor > Create > Keypoints > In Active CS

Ingrese el keypoint número 1 (ANSYS automáticamente numerará el keypoints si este campo está en blanco, esto generalmente se prefiere, pero, para el ejemplo, ingrese el nº de keypoint manualmente).

 

Ingresar los siguientes keypoints de igual manera (presionando apply cada vez que ingreses uno, y presionando ok, para el último)

Nº

keypoint 2 3 4 5

X 2 2.3 1.9 1

Y 0 0.2 0.45 0.25

Z 0 0 0 0

Crear líneas rectas y curvas. Main Menu > Preprocessor > Create > Lines > Straight Line Pulsa sobre los keypoints 1, 2, 5, 1 en ese orden (keypoint 1 es el origen). Use los keypoints desde el 2 hasta 5 para dibujar una línea spline que define la parte curva del ala. ANSYS proporciona una opción para definir la orientación de un vector tangente al primero y últimos puntos en el spline. Use esta opción para definir el spline para que tenga una pendiente cero en el fondo del ala y una pendiente de 0.25 a la parte superior. Main Menu > Preprocessor > Create > Splines > With Options > Spline thru KPs Elija keypoints 2, 3, 4, 5 en ese orden y ok, completa la siguiente ventana como se muestra.  

 

   

Creando la sección transversal Main Menu > Preprocessor > Create > Arbitrary > By Lines   

       

Definir Materiales Preferencias fijas. Ahora seleccionaremos preferencias para filtrar cantidades que pertenecen solo a esta disciplina Main Menu > Preferences 

 

Defina constantes de las propiedades del material Main Menu > Preprocessor > Material Props > Isotropic 

 

 

 

Definir el tipo de elemento Para ANSYS V12 y versiones previas: Defina dos tipos de elementos: elemento 2-D y uno en 3-D . Mallaremos el área de la sección transversal con elementos 2-D, y luego proyectaremos el área para crear un volumen en tres dimensiones. La malla será "proyectada" junto con la geometría en elementos 3-D y automáticamente será creado un volumen.

Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

 

 

 

     

Para ANSYS V13: Defina dos tipos de elementos: elemento 2-D y uno en 3-D . Mallaremos el área de la sección transversal con elementos 2-D, y luego proyectaremos el área para crear un volumen en tres dimensiones. La malla será "proyectada" junto con la geometría en elementos 3-D y automáticamente será creado un volumen.

Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete  

 

   

   

Especificar Opciones para el elemento SOLID 185:

 

 

Mallar el Área El siguiente paso es para especificar los controles del mallado para obtener una densidad particular del mallado. Main Menu > Preprocessor > -Meshing > Mesh Tool 

       

   

Ejecutar el meshing. Mesh>Areas>free Notar que el mallado contiene triángulos PLANE42, de los cuales resulta una advertencia(warning).   

 

Proyectar el área mallada para formar un volumen En este paso, el volumen 3-D es generado primero cambiando el tipo de elemento a SOLID45, el cual fue definido como el tipo de elemento nº2, y entonces se proyecta el área formando un volumen. Main Menu > Preprocessor > Operate > Extrude > Elem Ext Opts Main 

 

Main Menu > Preprocessor > Operate > Extrude >-Areas- By XYZ Offset. Pick All Completar la siguiente ventana como se

muestra

 

Usar SOLID45 para ejecutar este problema producirá este mensaje de advertencia. Usando PLANE82 y SOLID95 produce un mensaje de advertencia acerca de los limites de forma para 10 de 127 elementos en el volumen. Utility Menu > PlotCtrls > Pan, Zoom, Rotate... Escoja una vista isométrica (iso)   

 

Deseleccionar elementos 2-D Antes de aplicar restricciones en el extremo fijo del ala, deseleccionar todos elementos PLANE42 usados en el área mallada en 2-D ya que ellos no serán usados en este análisis. Utility Menu > Select > Entities Completar la ventana que aparecerá como se muestra 

     

Aplicar condiciones de contorno al modelo

Las restricciones serán aplicadas en todos los nodos localizados en el extremo fijo del ala. Seleccionar todos los nodos en z = 0, u aplicar las restricciones en los desplazamientos. Completar la ventana como se muestra 

 

Main Menu > Solution > Loads > Apply > Displacement > On Nodes 

 

 

 

Obtener una Solución Especifique una análisis modal Main Menu > Solution > New Analisis 

 

Main Menu > Solution > Analysis Options.. complete la siguiente ventana como se muestra 

 

 

Main Menu > Solution > Current LS Dos 

 

Dos ventanas aparecerán mientras las ecuaciones se resuelven indicando que hay ciertas advertencias, presione yes en ellas. 

 

Revisando resultados Lista de frecuencias naturales Main Menu > General Postproc > Results Summary 

   

Animar los 5 modos de vibración Main Menu > General Postproc > First Set > Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Mode Shape 

   

Observe el primer modo 

           

 

Observe el segundo modo:   

   

Observe el tercer modo:   

           

Observe el cuarto modo:   

   

Observe el quinto modo: