Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
2. F EA a nd A N SY S FE A a nd A N SY S O ve rv ie w In th is c ha pt er , w e w ill d ef in e Fi ni te E le m en t A na ly si s an d al so g iv e yo u an id ea o f A N SY S ca pa bi lit ie s. To pi cs c ov er ed : A . W ha t i s FE A ? B . A bo ut A N SY S FE A a nd A N SY S A . W ha t i s FE A ? Fi ni te E le m en t A na ly si s is a w ay to s im ul at e lo ad in g co nd iti on s on a d es ig n an d de te rm in e th e de si gn s re sp on se to th os e co nd iti on s. Th e de si gn is m od el ed u si ng d is cr et e bu ild in g bl oc ks c al le d el em en ts . Ea ch e le m en t h as e xa ct eq ua tio ns th at d es cr ib e ho w it re sp on ds to a c er ta in lo ad . Th e s um of th e re sp on se o f a ll el em en ts in th e m od el g iv es th e to ta l r es po ns e of th e de si gn . Th e el em en ts h av e a fin ite nu m be r o f u nk no w ns , h en ce th e na m e fin ite e le m en ts . H is to ric al N ot e Th e fin ite e le m en t m et ho d of st ru ct ur al a na ly si s w as c re at ed b y ac ad em ic a nd in du st ria l r es ea rc he rs du rin g th e 19 50 s an d 19 60 s. Th e un de rly in g th eo ry is o ve r 1 00 ye ar s ol d, a nd w as th e ba si s fo r pe n- an d- pa pe r c al cu la tio ns in th e ev al ua tio n of s us pe ns io n br id ge s an d st ea m b oi le rs . FE A a nd A N SY S ... W ha t i s FE A ? Th e fin ite e le m en t m od el , w hi ch h as a fi ni te nu m be r o f un kn ow ns , c an o nl y ap pr ox im at e th e re sp on se o f t he ph ys ic al s ys te m , w hi ch h as in fin ite un kn ow ns . So th e qu es tio n ar is es : H ow g oo d is th e ap pr ox im at io n? Ph ys ic al S ys te m F. E. M od el U nf or tu na te ly , t he re is n o ea sy an sw er to th is q ue st io n. I t de pe nd s en tir el y on w ha t y ou a re si m ul at in g an d th e to ol s yo u us e fo r t he s im ul at io n. W e w ill , ho w ev er , a tte m pt to g iv e yo u gu id el in es th ro ug ho ut th is tr ai ni ng c ou rs e. FE A a nd A N SY S ... W ha t i s FE A ? W hy is F EA n ee de d? To re du ce th e am ou nt o f p ro to ty pe te st in g C om pu te r s im ul at io n al lo w s m ul tip le w ha t-i f s ce na rio s to b e te st ed q ui ck ly a nd e ffe ct iv el y. To s im ul at e de si gn s th at a re n ot s ui ta bl e fo r p ro to ty pe te st in g Ex am pl e: S ur gi ca l i m pl an ts , s uc h as a n ar tif ic ia l k ne e Th e bo tto m li ne : C os t s av in gs Ti m e sa vi ng s re du ce ti m e to m ar ke t! C re at e m or e re lia bl e, b et te r- qu al ity d es ig ns FE A a nd A N SY S B . A bo ut A N SY S A N SY S is a c om pl et e FE A s of tw ar e pa ck ag e us ed b y en gi ne er s w or ld w id e in v irt ua lly a ll fie ld s of e ng in ee rin g: St ru ct ur al Th er m al Fl ui d, in cl ud in g C FD (C om pu ta tio na l F lu id D yn am ic s) El ec tr ic al / El ec tr os ta tic s El ec tr om ag ne tic s A p ar tia l l is t o f i nd us tr ie s in w hi ch A N SY S is u se d: A er os pa ce A ut om ot iv e B io m ed ic al B rid ge s & B ui ld in gs El ec tr on ic s & A pp lia nc es H ea vy E qu ip m en t & M ac hi ne ry M EM S -M ic ro E le ct ro m ec ha ni ca l Sy st em s Sp or tin g G oo ds FE A a nd A N SY S A bo ut A N SY S A N SY S/ M ul tip hy si cs is th e fla gs hi p A N SY S pr od uc t w hi ch in cl ud es a ll ca pa bi lit ie s in a ll en gi ne er in g di sc ip lin es . Th er e ar e th re e m ai n co m po ne nt p ro du ct s de riv ed fr om A N SY S/ M ul tip hy si cs : A N SY S/ M ec ha ni ca l - st ru ct ur al & th er m al c ap ab ili tie s A N SY S/ Em ag -e le ct ro m ag ne tic s A N SY S/ FL O TR A N - C FD c ap ab ili tie s O th er p ro du ct li ne s: A N SY S/ LS -D YN A - fo r h ig hl y no nl in ea r s tr uc tu ra l p ro bl em s D es ig nS pa ce - an e as y- to -u se d es ig n an d an al ys is to ol m ea nt fo r qu ic k an al ys is w ith in th e C A D e nv iro nm en t A N SY S/ Pr oF EA - fo r A N SY S an al ys is & d es ig n op tim iz at io n w ith in P ro /E N G IN EE R A N SY S/ A N SY S/ St ru ct ur al St ru ct ur al A N SY S/ A N SY S/ Pr of es si on al Pr of es si on al A N SY S/ A N SY S/ Pr oF EA Pr oF EA D es ig nS pa ce D es ig nS pa ce FE A a nd A N SY S A bo ut A N SY S A N SY S/ A N SY S/ EDED A N SY S/ A N SY S/ U ni ve rs ity U ni ve rs ity A N SY S/ A N SY S/ Pr ep Po st Pr ep Po st A N SY S/ A N SYS/ M ul tip hy si cs M ul tip hy si cs A N SY S/ A N SY S/ FL O TR A N FL O TR A N A N SY S/ A N SY S/ Em ag Em ag A N SY S/ A N SY S/ LSLS -- D YN A D YN A A N SY S/ A N SY S/ M ec ha ni ca l M ec ha ni ca l H yp er el as tic S ea l FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S St ru ct ur al A na ly si s St ru ct ur al a na ly si s is u se d to d et er m in e de fo rm at io ns , st ra in s, s tr es se s, a nd re ac tio n fo rc es . St at ic a na ly si s U se d fo r s ta tic lo ad in g co nd iti on s. N on lin ea r b eh av io r s uc h as la rg e de fle ct io ns , l ar ge s tr ai n, co nt ac t, pl as tic ity , h yp er el as tic ity , a nd c re ep c an b e si m ul at ed . FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S St ru ct ur al A na ly si s D yn am ic a na ly si s In cl ud es m as s an d da m pi ng e ffe ct s. M od al a na ly si s ca lc ul at es n at ur al fr eq ue nc ie s an d m od e sh ap es . H ar m on ic a na ly si s de te rm in es a s tr uc tu re s re sp on se to si nu so id al lo ad s of k no w n am pl itu de a nd fr eq ue nc y. Tr an si en t D yn am ic a na ly si s de te rm in es a s tr uc tu re s re sp on se to ti m e- va ry in g lo ad s an d ca n in cl ud e no nl in ea r b eh av io r. O th er s tr uc tu ra l c ap ab ili tie s Sp ec tr um a na ly si s R an do m v ib ra tio ns Ei ge nv al ue b uc kl in g Su bs tr uc tu rin g, su bm od el in g FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S St ru ct ur al A na ly si s Ex pl ic it D yn am ic s w ith A N SY S/ LS -D YN A In te nd ed fo r v er y la rg e de fo rm at io n si m ul at io ns w he re in er tia fo rc es a re d om in an t. U se d to s im ul at e im pa ct , c ru sh in g, ra pi d fo rm in g, e tc . FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S Th er m al A na ly si s Th er m al a na ly si s is u se d to d et er m in e th e te m pe ra tu re di st rib ut io n in a n ob je ct . O th er q ua nt iti es o f i nt er es t i nc lu de am ou nt o f h ea t l os t o r g ai ne d, th er m al g ra di en ts , a nd th er m al flu x. A ll th re e pr im ar y he at tr an sf er m od es c an b e si m ul at ed : co nd uc tio n, c on ve ct io n, ra di at io n. St ea dy -S ta te Ti m e- de pe nd en t e ffe ct s ar e ig no re d. Tr an si en t To d et er m in e te m pe ra tu re s, et c. a s a fu nc tio n of ti m e. A llo w s ph as e ch an ge (m el tin g or fr ee zi ng ) t o be s im ul at ed . FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S El ec tr om ag ne tic s El ec tr om ag ne tic a na ly si s is u se d to c al cu la te m ag ne tic fi el ds in e le ct ro m ag ne tic d ev ic es . St at ic a nd lo w -fr eq ue nc y el ec tr om ag ne tic s To s im ul at e de vi ce s op er at in g w ith D C p ow er s ou rc es , l ow - fr eq ue nc y A C , o r l ow -fr eq ue nc y tr an si en t s ig na ls . Ex am pl e: s ol en oi d ac tu at or s, m ot or s, tr an sf or m er s Q ua nt iti es o f i nt er es t i nc lu de m ag ne tic fl ux d en si ty , f ie ld in te ns ity , m ag ne tic fo rc es a nd to rq ue s, im pe da nc e, in du ct an ce , e dd y cu rr en ts , po w er lo ss , a nd fl ux le ak ag e. FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S ... El ec tr om ag ne tic s H ig h- fr eq ue nc y el ec tr om ag ne tic s To s im ul at e de vi ce s w ith p ro pa ga tin g el ec tr om ag ne tic w av es . Ex am pl e: m ic ro w av e an d R F pa ss iv e co m po ne nt s, w av eg ui de s, co ax ia l c on ne ct or s Q ua nt iti es o f i nt er es t i nc lu de S -p ar am et er s, Q -fa ct or , R et ur n lo ss , d ie le ct ric a nd c on du ct in g lo ss es , a nd e le ct ric a nd m ag ne tic fie ld s. El ec tri c fie ld (E FS U M ) i n a co ax ia l c ab le FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S ... El ec tr om ag ne tic s El ec tr os ta tic s To c al cu la te th e el ec tr ic fi el d fr om v ol ta ge o r c ha rg e ex ci ta tio n. Ex am pl e: H ig h vo lta ge d ev ic es , m ic ro -e le ct ro m ec ha ni ca l sy st em s (M EM S) , t ra ns m is si on li ne s Ty pi ca l q ua nt iti es o f i nt er es t a re e le ct ric fi el d st re ng th a nd ca pa ci ta nc e. C ur re nt C on du ct io n To c al cu la te c ur re nt in a c on du ct or fr om a n ap pl ie d vo lta ge C irc ui t C ou pl in g To c ou pl e el ec tr ic c irc ui ts w ith e le ct ro m ag ne tic d ev ic es FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S ... El ec tr om ag ne tic s Ty pe s of e le ct ro m ag ne tic a na ly si s: St at ic a na ly si s ca lc ul at es m ag ne tic fi el ds d ue to d ire ct cur re nt (D C ) o r p er m an en t m ag ne ts . H ar m on ic a na ly si s ca lc ul at es m ag ne tic fi el ds d ue to a lte rn at in g cu rr en t ( A C ). Tr an si en t a na ly si s is u se d fo r t im e- va ry in g m ag ne tic fi el ds . FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S Fl ui d A na ly si s C om pu ta tio na l F lu id D yn am ic s (C FD ) To d et er m in e th e flo w d is tr ib ut io ns a nd te m pe ra tu re s in a fl ui d. A N SY S/ FL O TR A N c an s im ul at e la m in ar a nd tu rb ul en t f lo w , co m pr es si bl e an d in co m pr es si bl e flo w , a nd m ul tip le s pe ci es . A pp lic at io ns : ae ro sp ac e, e le ct ro ni c pa ck ag in g, a ut om ot iv e de si gn Ty pi ca l q ua nt iti es o f i nt er es t a re v el oc iti es , p re ss ur es , te m pe ra tu re s, a nd fi lm c oe ffi ci en ts . FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S Fl ui d A na ly si s A co us tic s To s im ul at e th e in te ra ct io n be tw ee n a flu id m ed iu m a nd th e su rr ou nd in g so lid . Ex am pl e: s pe ak er s, a ut om ob ile in te rio rs ,s on ar s Ty pi ca l q ua nt iti es o f i nt er es t a re p re ss ur e di st rib ut io n, di sp la ce m en ts , a nd n at ur al fr eq ue nc ie s. C on ta in ed -F lu id A na ly si s To s im ul at e th e ef fe ct s of a c on ta in ed , n on -fl ow in g flu id a nd ca lc ul at e hy dr os ta tic p re ss ur es d ue to s lo sh in g. Ex am pl e: o il ta nk er s, o th er li qu id c on ta in er s H ea t a nd M as s Tr an sp or t A o ne -d im en si on al e le m en t i s us ed to c al cu la te th e he at ge ne ra te d by m as s tr an sp or t b et w ee n tw o po in ts , s uc h as in a pi pe . D ef le ct io n of a b i-m et al ba r d ue to h ea tin g FE A a nd A N SY S - A bo ut A N SY S C ou pl ed -F ie ld A na ly si s C ou pl ed -F ie ld A na ly si s co ns id er s th e m ut ua l i nt er ac tio n be tw ee n tw o or m or e fie ld s. T he fa ct th at e ac h fie ld d ep en ds up on a no th er m ak es it im po ss ib le to s ol ve e ac h se pa ra te ly , th er ef or e yo u ne ed a p ro gr am th at c an s ol ve b ot h ph ys ic s pr ob le m s by c om bi ni ng th em . Ex am pl es : Th er m al -s tr es s an al ys is Pi ez oe le ct ric s (e le ct ric & s tr uc tu ra l ) A co us tic s (fl ui d & s tr uc tu ra l) Th er m al -e le ct ric a na ly si s In du ct io n he at in g (m ag ne tic a nd th er m al ) El ec tr os ta tic -s tr uc tu ra l a na ly si s
Compartilhar