[ANSYS] Utilização de Edge Sets para criar rosettes de referência usando o ACP Pre

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[ANSYS] Utilização de Edge Sets para criar rosettes de referência usando o ACP Pre

Mensagem por Gabriel Sales em Qui Maio 14, 2015 11:08 am

E ai pessoal, beleza?

Continuando a minha sequência utilizando o ANSYS ACP PrePost. Neste post vou me preocupar apenas com a parte do Pré-Processamento da coisa em sí. Especificamente o que falarei a respeito é de como orientar direitinho suas Rosettes para não se perderem na etapa de Análise e obterem resultados ruins. A estrutura que trabalhei com um tubo espiral (ou seja, elemento de casca). O material da mola é um Tecido Bi-direcional de carbono (seco) e este pode ser encontrado no Engineering Data do próprio Ansys.

A primeira pergunta que podemos nos fazer é: porque na prancha você usou um tecido unidirecional e aqui na espiral usou um bidirecional? Bom, é simples. A kiteboard provavelmente receberá esforços maiores do que esta tubulação em espiral. Os tecidos unidirecionais de carbono são mais nobres que os bidirecionais, apresentando maiores coeficientes de elasticidade e cisalhamento. Em contra-partida resistem numa única direção, por isso coloquei mais camadas de tecido na kiteboard do que na espiral como vocês vão ver. Só a título de comparação também: na kiteboard coloquei 8 camadas no total (4 em cima e 4 em baixo) enquanto aqui coloquei apenas 3. Vou colocar um tabela com as propriedades de cada um para que vocês avaliem as vantagens/desvantagens ao se utilizar tecido UD ou BD (unidirectional/bidirectional).

Propriedades carbono UD - fibra seca

Propriedades carbono BD - tecido seco

PS: Paintzão aberto mesmo.

Continuando... O material que utilizei é o da segunda foto, o bidirecional no caso. A geometria foi feita no próprio Ansys utilizando o DesignModeler. Dei o Assignment correto no Mechanical e para gerar a Mesh fiz um Face Sizing com 3.81mm de Element Size com Hard Behavior e após isso dei um Mapped Face Meshing utilizando Quadrilaterals como Method. Abaixo temos uma imagem de como ficou a malha.

Mapped Face Meshing

Antes de sair do Mechanical também criei duas Named Selections e selecionei a Inner e a Outer Edge para depois usá-las como referência no ACP Pre.

Terminada essa etapa abrimos o ACP Pre. Criei uma Fabric com 0.005in de thickness usando o carbono BD como material. Criei duas Edge Sets - Inner Edge e Outer Edge (que foram previamente definidas no Mechanical). Agora começam as sacadas. Ao invés de usarmos uma única Rosette utilizaremos duas. Uma pra Inner e outra pra Outer Edge. Botão direito em Rosette e Create; nomei-as como Rosette Inner Edge e Rosette Outer Edge selecionando o Type como Edge Wise. Dessa forma a Rosette vai utilizar as arestas como referência.

Rosette properties

Criamos as rosetas. Agora precisamos criar o Oriented Selection Set. Vou colocar a foto logo e ir explicando depois.


Em Element Sets seleciona-se All Elements. Ou seja, todos os elementos da malha vão seguir essa orientação que vamos dar. Como já expliquei no outro post, em algumas aplicações podemos querer que algumas regiões tenham diferentes orientações de fibra. No caso do tubo espiral não será assim. Como orientation point vocês podem selecionar literalmente qualquer elemento da malha. Eu selecionei perto da saída do tubo. Em Rosettes selecionei ambas as rosetas (basta apertar Ctrl). O Selection Method foi o Minimum Distance. Ou seja, ele literalmente vai pegar a menor distância (uma reta) entra as Rosettes previamente definidas para criar essa orientação. Essa última parte é a mais importante. Existem vários métodos e geralmente para tubos de seção circular convém utilizar o Minimum Distance.

Pronto. Agora orientamos corretamente todos os elementos da nossa malha. Basta então definirmos nossas plies em Modeling Groups, dizendo as orientações das fibras. E elas vão se adequar a essa "zero orientation" que setamos agora há pouco. Não havia falado a respeito ainda, mas como é um post tratando unicamente de orientação e preparação de geometria vou falar logo.

Ao se comprar um tecido bidirecional de qualquer tipo de fibra (Carbono, Vidro, Aramida, etc) existem duas orientações inerentes a como você retira o tecido do rolo. Estas são as orientações Warp e Fill. A Warp nada mais é do que a direção do desenrolar do rolo. A Fill é a direção perpendicular a Warp. Antes de cortar o pedaço de tecido que você vai utilizar de duas uma: ou você marca a direção Warp antes de cortá-lo para não se perder ou então, na maioria dos tecidos, existem tracers; esses tracers servem para indicar essas direções warp ou fill, vai depender da distância entre eles. Se for 2 inches =  Warp. Se for 6 inches = Fill. A direção Fill é a de preenchimento do tecido. A direção Warp é a direção de dominância das fibras. Assim temos que ter cuidado ao retirar o tecido e aplicá-lo em nossos moldes para fabricar as peças. Trabalhar com compósitos requer um pré-preparo gigantesco e muito meticuloso.

Voltando ao Ansys. Agora basta criarmos as lâminas do nosso laminado. Cria-se um Modeling Group e criamos 4 Modeling Ply com 30º, 0º, 0º, -30º de angulação das fibras dominantes com relação a nossa "zero orientation" (daí a importância de se saber as direções Warp e Fill - o Ansys já seta isso automaticamente mas você jovem na hora de fabricar não tem uma maquininha que seta isso automaticamente pra você, sacô?). Ai é só ativar as opções de Show Reference Direction e de Show Fiber Directions para observar camada-a-camada se você acertou. Vou colocar as fotos das orientações relativas das 4 camadas pra vocês verem que ficou certinho. Os vetores em amarelo são a "zero orientation" em cada elemento da malha e os verdes são as Fibers Orientations em cada elemento.

Ply com 30º de angulação

Ply com 0º de angulação - superposição dos vetores em amarelo com os em verde

Ply com -30º de angulação

Bom pessoal, era sobre isso que queria tratar no post de hoje. Demais dúvidas só falar! Espero que seja de utilidade.

Abraços!!!
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