Aprendiendo ANSYS-Dibujar diagramas de esfuerzos en elementos SHELL (Ejemplo con SHELL43 y SHELL181)

En esta clase aprenderemos como mostrar las leyes de esfuerzos (diagramas de momentos flectores, diagramas de cortante, etc) en elementos Shell de ANSYS (Shell43 / Shell181). En particular mostraremos el ejemplo con el elemento Shell43 y veremos que es semejante con el Shell 181. Recordamos que en esta otra clase “Aprendiendo ANSYS-Dibujar diagramas de esfuerzos en elementos vigas” ya aprendimos como hacer esto mismo con elementos BEAM44. A continuación vemos el ejemplo del diagrama de momentos según Y en un elemento SHELL43:

IMPORTANTE: Los resultados que vamos a obtener aquí son en EJES LOCALES, ya que los esfuerzos de los elementos están en ejes locales

Para ello aprenderemos a usar el comando PLETAB, Itlab, Avglab. Este comando imprime los valores de una ETABLE en forma de áreas de colores, como se muestra arriba (en este caso la ETABLE contenía momentos según Y). El parámetro Itlab hace referencia al valor de la ETABLE que quieres mostrar. Es decir, los esfuerzos los hemos tenido que guardar con anterioridad en una ETABLE, este punto lo veremos más delante. El parámetro Avglab hace referencia a la posibilidad de hacer una “media” con los elementos colindantes. Como sabemos, los resultados de tensiones y, por lo tanto, de esfuerzos, es discontinuo en estos elementos, por lo tanto, lo que propone ANSYS es hacer, en cierto modo, una media con los valores de los elementos de al lado. La siguiente imagen nos muestra el mismo resultado sin hacer esta media y haciéndola. Vemos que el máximo pasa de 166.66kN.m a 163.88kN.m, que ha hecho esta media y que los contornos pasan a ser continuos, en vez de discontinuos como en la imagen de la izquierda.

Para poder usar el comando Pletab antes hemos tenido que guardar los resultados en una ETABLE. La ETABLE tiene la siguiente estructura: ETABLE, Lab, Item, Comp, Option donde Lab es el nombre que queremos dar a nuestra ETABLE y el resto de componentes hacen referencia a los valores que queremos obtener. Para estas variables lo primero que hacemos es ver que notación tiene cada esfuerzo (ya que no siempre es como creemos que tiene que ser). Para ello la ayuda de ANSYS nos da la siguiente imagen y nos da también una tabla que nos resume qué podemos “obtener” (tabla output) de estos elementos.

Ya sabemos cómo son los esfuerzos en nuestro elemento y nos hemos asegurado de a qué llama Ansys “Axil en el plano” (T) y a que llama “Cortante perpendicular al plano” (N).

Volvemos a la sintaxis de ETABLE y nos ayudamos de la Tabla 43.4 dela ayuda de ANSYS:

ETABLE, Lab, Item, Comp, Option

Imaginemos que queremos los cortantes según X en nuestro elemento (NX según la imagen de los esfuerzos en nuestro elemento mostrada arriba). Viendo la tabla ya sabemos que Item=SMISC. El valor de Comp no es sencillo de averiguar leyendo la ayuda de ANSYS. Si vamos a la explicación de ETABLE para el parámetro Comp, pone lo siguiente:

Conclusión: Es el número que aparece en la columna “E” de la tabla 43.4 del elemento Shell43, es decir Comp=7 para NX. En ETABLE el parámetro Option se usa para pedir a ANSYS que nos dé el máximo, el mínimo o una media, pero cuando estamos hablando de esfuerzos en un elemento, estos son únicos, luego tanto si ponemos Max como Min o si dejamos el valor en blanco (Average, valor por defecto) el resultado será el mismo. Como hemos explicado antes, en este caso la media la podemos hacer en el momento de usar PLETAB. Nuestro caso quedaría así: Etable,tab_QX,smisc,7

Recordamos que con elementos Shell181 sería semejante. A continuación mostramos los esfuerzos y los parámetros para la ETABLE en los elementos Shell181.

A continuación mostramos en código en APDL para el caso del Shell43 pero sería semejante para el elemento Shell181.

Ejemplo de código de ANSYS

!Para este ejemplo damos por hecho que tenemos un modelo con elementos tipo Shell43 y que tenemos cargados los resultados de un caso de carga.

/post1

etable,tab_MX,smisc,4 !Crea una ETABLE que se llama “tab_MX” y que va a guardar los momentos según X (smisc,4). La explicación de smisc y del número que le acompaña (4 en este caso para momentos según X la puedes encontrar más arriba)

pletab,tab_MX  !Con este comando vamos a imprimir la etable que se llama “tab_MX”. Vemos con no hemos usado el tercer parámetro (AVG o NOAV). Por defecto ANSYS usa NOAV (sin hacer la media). Para ver la diferencia recomendamos ir al comienzo de la clase donde hay una imagen)

pletab,tab_MX,AVG  !Imprimiriamos la misma etable anterior pero esta vez aplicando una media

!Las siguientes líneas de comando son semejantes pero con distintos esfuerzos

etable,tab_MY,smisc,5          

pletab,tab_MY

etable,tab_MXY,smisc,6        

pletab,tab_MXY

etable,tab_NX,smisc,1

pletab,tab_NX

etable,tab_NY,smisc,2

pletab,tab_NY

etable,tab_NXY,smisc,3

pletab,tab_NXY

etable,tab_QX,smisc,7

pletab,tab_QX

etable,tab_QY,smisc,8

pletab,tab_QY

Ejemplo en Graphical Interface (GUI)

Mostramos paso a paso con imágenes como mostrar los diagramas de esfuerzos que hemos visto antes en APDL

1.      Entramos en Postprocesor

2.      Pinchamos en Element Table: Desplegamos el menu de element table

3.      Pinchamos en Define: Aquí podemos crear la ETABLE que luego usaremos para imprimir el diagrama de esfuerzos

4.      Pinchamos en Add para crear una etable

5.      Nombre que daremos a la ETABLE

6.      Seleccionamos By Sequence num

7.      Seleccionamos SMISC que nos permitirá elegir luego el valor de output del elemento que nos interesa

8.      Añadimos el número del SMISC que queremos. En este caso, el 7 (ver la explicación más arriba). Recordamos que estos valores lo debemos encontrar en la ayuda del elemento en el apartado de OUTPUT

9.      Creamos la ETABLE pinchando en OK

10.  Volvemos a Postprocesor para desplegar el menú completo

11.  Entramos en el apartado de Plot Results que nos permitirá ver todas las posibilidades para imprimir resultados

12.  Pinchamos en Contour Plot

13.  Pinchando en Elem Table abrimos la ventana que nos permite imprimir ETABLE guardadas con anterioridad

14.  Seleccionamos en el menú desplegable la ETABLE que queremos imprimir. Tenemos que elegir también, como hemos explicado arriba, si queremos que haga o no una media con los elementos del al lado

15.  Pinchando en OK ANSYS nos mostrará en pantalla la ETABLE que le hemos pedido, en este caso es el diagrama de cortantes Qx en la losa según los ejes locales

Este sería el resultado, que como vemos, es idéntico al obtenido si aplicamos el código APDL: