Apostila ANSYS Workbench

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Apostila de treinamento ANSYS Workbench 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo 
 
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SUMÁRIO 
APOSTILA DE TREINAMENTO ANSYS WORKBENCH ............................................................................. 1 
SUMÁRIO .............................................................................................................................................................. 2 
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................................... 3 
TELA INICIAL DO ANSYS WORKBENCH ..................................................................................................... 7 
AMBIENTE DE ANÁLISE – DESIGN SIMULATION ..................................................................................... 9 
DETALHAMENTO DAS REGIÕES DA INTERFACE................................................................................................ 13 
Menus e Barras de Ferramentas ............................................................................................................ 13 
Painel da Árvore ........................................................................................................................................ 16 
Painel de Detalhes .................................................................................................................................... 17 
Janela Gráfica............................................................................................................................................ 18 
Abas do Documento ................................................................................................................................. 18 
Janela Simulation Wizard ........................................................................................................................ 19 
Barra de Status.......................................................................................................................................... 20 
EXEMPLO 1 – ANALISE DE UMA PEÇA: ............................................................................................................. 21 
ANÁLISE ............................................................................................................................................................ 26 
EXEMPLO 2 – ANALISE DE UM CONJUNTO DE PEÇAS: .................................................................................... 29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo 
 
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Introdução 
O programa Ansys é um dos vários programas de análises pelo método de 
elementos finitos existentes no mundo. Outros programas, por exemplo, são: Algor, 
Ideas, Abaqus, Visual Nastran, etc. 
A análise por elementos finitos que originalmente foi desenvolvida para 
sólidos, atualmente é utilizada também na mecânica dos fluídos, transferência de 
calor, magnetismo, etc. 
A utilização destes programas se justifica quando a geometria das peças é 
complexa ou se tem a interação de materiais diferentes, pois o método usado pelo 
computador é o método numérico e não o método analítico. 
O método numérico realiza mais rapidamente, os cálculos do que uma pessoa 
com sua calculadora. 
O programa mostra os resultados graficamente na tela permitindo 
identificação visual da geometria e resultados facilitando a interpretação do que está 
ocorrendo na peça ou conjunto. 
O processo de desenvolvimento do projeto é acelerado pelaa rapidez de 
análise que possibilita a otimização coerente da peça ou conjunto antes da sua 
fabricação. 
O aumento significativo da utilização destes tipos de programas na execução 
de análises se deve principalmente á crescente velocidade de processamento dos 
computadores nas ultimas décadas e á facilidade de acesso a estes pela sua 
redução de custo. 
Os programas de análises se utilizam das informações existentes nos 
arquivos dos desenhos feitos em computador (CAD) para saber, entre outras coisas, 
a geometria das peças. Alguns programas como o Ansys também permitem que o 
desenho seja feito no próprio programa. 
Esta geometria da peça, que é originalmente contínua, é subdividida pelo 
programa de análise, em pequenos elementos, em uma quantidade finita, mantendo 
estes elementos interligados por nós, formando aquilo que denominamos malha, 
este processo chama-se Discretização. E é desta divisão em elementos que surgiu o 
termo “análise pelo método de elementos finitos”. 
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Cada um dos elementos é interpretado como uma mola que possui rigidez e 
tamanho predeterminado. Vide figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
Portanto: 
 
 
 
 
Cada um dos elementos é analisado como se fosse uma mola e contribui para 
a formação das matrizes nos termos de carregamento, deslocamento e rigidez. 
Sendo que a rigidez depende das propriedades do material e geometria da peça. 
Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
O conjunto dos elementos através dos nós comuns á eles formam a matriz 
global, com dois elementos, dois nós cada elemento e um grau de liberdade. Vide 
figura abaixo. 
 
 
 
 
As condições de contorno globais (carga e apoios) são aplicadas aos nós. 
 
 
 
, ,
, similar to 
F l E
A l
EAF l F kx
l
σ ε σ ε
∆
= = =
� �
= ∆ =� �
� �
1 1 2 2 1
2 2 2 2
F K K K U
F K K U
+ −� � � �� �
=	 
 	 
	 
−� � � �� �
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O programa calcula o deslocamento de cada um dos nós e as tensões 
naquele ponto. 
O tempo de processamento para obterem-se os resultados depende 
diretamente da quantidade de nós e elementos existentes. Quanto maior a 
quantidade de nós e elementos, maior o tempo para o computador mostrar os 
resultados. 
A análise se divide em três etapas distintas são elas: o pré-processamento, 
solução e pós-processamento. 
No pré-processamento se deve definir: a geometria, tipo de análise, malha, 
propriedades dos materiais e condições de contorno. 
Na solução se deve definir o tipo de solução desejada (equações lineares ou 
não lineares) para se obter os deslocamentos nodais. 
No pós-processamento se podem obter outros tipos de resultados tais como, 
tensões, fluxo de calor, convergência, fatores de segurança, etc. 
O programa pode não realizar a análise por motivos tais como: Má formação 
dos elementos (devido geralmente aos erros geométricos), insuficiente espaço em 
disco ou memória RAM e insuficientes informações para as condições de contorno. 
Na figuras abaixo, se tem á esquerda as condições de contorno de uma peça 
com apoios e carga aplicada nos furos e a direita a mesma peça com a malha 
discretizada automaticamente pelo programa ANSYS 8.0. 
 
 
 
 
 
 
 
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Definições: Pré - Processamento 
Definições: Solução e Pós-processamento 
Definição de Material Pré - Processamento 
Na figura abaixo, são mostradas as definições relativas á análise do projeto 
da peça anterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nas figuras abaixo, se tem um exemplo de resultados da análise estrutural, 
onde á esquerda é mostrada a peça colorida, representando a variação de tensão 
nesta, tendo ao lado na legenda, uma barra colorida mostrando a correspondência 
entre as cores e a variação de tensão na peça. 
Á direita é mostrada a mesma peça e a deformaçãosofrida em decorrência 
das condições de contorno e da elasticidade do material da peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Criar um novo 
Projeto 
Opções 
Abre um projeto 
existente 
Tela inicial do Ansys Workbench 
Ao iniciar o programa Ansys Workbench a tela mostrada na figura abaixo 
deve aparecer mostrando algumas opções para criar um novo projeto de análise são 
elas: 1° Conectar com o desenho atualmente aberto e ao programa de CAD no 
Computador, 2° Conectar com o arquivo de desenho no computador ou na rede e 3° 
Não conectar para que o desenho seja feito no próprio Ansys. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Clicando em Open na existent project (Abrir um projeto existente) aparecem 
as pastas que contém arquivos de projeto (*.wbdb) workbench data base, após 
selecionar a pasta que se desejada abrir, pode-se clicar em Open. Vide figura 
abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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O Ansys Workbench™ possui três ambientes funcionais diferentes que estão 
interligados associativamente, ou seja, podem fornecer instantaneamente 
informações para os outros ambientes são eles: o Design Simulation, o Design 
Modeler e o Design Xplorer. 
No ambiente do Design Simulation, se podem realizar as análises de peças 
ou conjuntos de peças, seja análise estrutural, térmica ou de vibrações. 
No ambiente do Design Modeler, se podem desenhar peças para análises. 
No ambiente do Design Xplorer, se podem realizar estudos para a melhoria 
das peças pela mudança de parâmetros que o projetista pode escolher. 
Nesta apostila detalharemos apenas o ambiente Design Simulation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Ambiente de análise – Design Simulation 
Para se utilizar das ferramentas para análise existentes no ambiente Design 
Simulation do Ansys é imprescindível que se tenha um desenho de computador 
pronto e feito em qualquer um dos programas que o Ansys consiga obter 
informações do arquivo. Os tipos de arquivos que o Ansys consegue “ler” são 
aqueles feitos nos programas mostrados na figura abaixo, ou seja, UG, Parasolid, 
Acis, SolidWorks, Catia, Solid Edge, Mechanical Desktop e Autodesk Inventor. 
Os programas podem ser associativos ou não associativos com o Ansys. Os 
Programas associativos são: 
� Inventor R5.3, R6, … R11 
� Mechanical Desktop (v5 ou v6) 
� Pro/ENGINEER 2001/Wildfire 
� Solid Edge v12 e 14 
� SolidWorks 2001+, 2003 
� Unigraphics v18/NX 
� Design Modeler/AGP 8 
 
Os programas Não-Associativos são: 
� CATIA v4 
� CATIA v5 (R2 – R10) 
� Parasolid (14.1) 
� ACIS (10.0) 
� IGES r 4.0, 5.2, 5.3 
A vantagem de utilização de programas associativos é que os programas se 
comunicam entre si podendo trocar informações para sua atualização instantânea, 
ou seja, além de entender as mudanças de geometria da peça, o Ansys também 
pode importar outras informações, tais como material, por exemplo, ou enviar 
informações para a melhoria da peça alterando forma, material, etc. 
Como foi descrito anteriormente é possível criar um novo projeto baseado em 
uma geometria existente no computador, para isto, basta localizar o arquivo em 
Browse de “Select a geometry file” e depois em “Open a new simulation” ou “Open 
the Project Page”. 
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Na figura que se segue, é mostrada a janela da opção “Open the Project 
Page”, nesta janela, clicando na pasta do projeto, se tem algumas opções 
importantes, tais como, alterar o nome da peça, definir uma nova unidade de medida 
para a peça, atualizar a lista de peças existentes na pasta, incluir um novo arquivo 
na pasta, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao clicar em um dos arquivos de peças existentes na pasta, outras opções 
aparecem, entre elas criar uma simulação. Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assim ao acessar o ambiente de análise do Design Simulation do Ansys 
pode-se iniciar as definições necessárias para a simulação da peça ou conjunto de 
peças, outra opção para iniciar o Ansys automaticamente com os programas 
associativos citados é através do próprio programa de desenho e ir direto para o 
ambiente de análise. Vide interface do ambiente na figura que se segue. 
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Simulation 
Wizard 
Painel de 
Detalhes 
da Árvore 
Painel da 
Árvore 
Menus e Barras de Ferramentas 
Janela Gráfica 
Abas de Opções do Documento 
Barra de 
Status 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na interface do ambiente do Design Simulation existem regiões distintas, 
conforme mostrado na figura anterior, nessas regiões se tem opções diferentes para 
executar procedimentos específicos. 
Os Menus e Barras de Ferramentas oferecem acesso a recursos de 
configuração do programa, visualização do modelo, seleção de entidades gráficas, 
seleção de peças por nome e atualização do modelo. 
No Painel da Árvore são mostrados todos os modelos de simulação 
existentes e nestes modelos as suas peças, também são mostradas suas definições 
de pré e pós processamento, ou seja, malha, materiais, áreas de contato entre as 
peças, condições de contorno e soluções desejadas. 
No Painel de Detalhes da Árvore são mostrados todos os detalhes do item 
selecionado no Painel da Árvore, possibilitando alteração ou definição daquele item. 
Na Janela Gráfica, podem ser mostradas a geometria, as condições de 
contorno, os resultados da simulação, além de prévias de impressão e relatório da 
simulação. 
Na janela Simulation Wizard se tem opções de orientação para montagem da 
simulação. Esta janela pode ou não ser mostrada conforme especificação do 
usuário. 
Nas Abas do Documento se pode alternar a janela gráfica entre geometria, 
prévias de impressão e relatório da simulação. 
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Na Barra de Status são mostradas as configurações de unidade de medidas, 
além de mostrar as medidas de uma determinada entidade quando selecionada, por 
exemplo, comprimento, área, volume. 
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Detalhamento das Regiões da Interface 
Menus e Barras de Ferramentas 
Detalhadamente temos os menus e barras de ferramentas. Conforme 
mostrado na figura abaixo. 
 
Na figura abaixo aparece a Barra de Ferramentas Padrão detalhada. 
 
 
 
 
 
 
Os ícones mostrados na Barra Padrão oferecem as seguintes opões: 
Clicando em Simulation Wizard habilita ou não a janela de auxilio á 
simulação. 
O ícone de Chave de Seleção torna visível ou oculta a Barra para Seleção de 
Grupo de peças. 
O ícone Comentário, quando clicado, faz abrir uma janela para se inserir um 
comentário á uma peça ou qualquer outro item selecionado no Painel da Árvore. 
Que aparecerá quando selecionado e também no Relatório da Simulação. 
O ícone Captura de Imagem quando clicado, captura a imagem ativa da 
Janela Gráfica permitindo salvamento em arquivo para utilização em outros 
programas, por exemplo, Paint, Word, etc. 
Clicando no ícone Salvar executa o salvamento do arquivo de simulação. 
O ícone Conversão de Unidades torna visível ou não a Barra de Conversão 
de Unidades não mostrada nas figuras anteriores. Esta barra permite que sejam 
feitas conversõesentre unidades diferentes tal como uma calculadora. 
Barra de Menus Principal 
Barra de ferramentas de Contexto 
Barra de ferramentas Padrão 
Barra de ferramentas 
Gráficas 
Barra de ferramentas 
com Seleção de Grupo 
Simulation Wizard Chave de Seleção Comentário Captura de Imagem 
Salvar Conversão de Unidades Resolver Figura 
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Direção 
Rótulo 
Box / Simples 
Filtro de Seleção 
Ajuste 
Manipulação 
Aramado 
Olhar Para Janelas 
Adjacente 
O ícone Resolver inicia imediatamente a resolução da simulação predefinida. 
Clicando em Figura o programa insere no Painel da Árvore uma imagem 
capturada do item ativo na Árvore possibilitando também a sua visualização no 
Relatório de Simulação. 
Na figura abaixo aparece o detalhamento da Barra de Ferramentas Gráficas. 
 
 
 
 
 
 
 
O ícone Adjacente, que aparece inativo na figura anterior, permite acrescentar 
entidades adjacentes á uma entidade selecionada da peça ou a própria peça. 
O ícone Direção não executa uma atividade especifica se clicado, ele apenas 
mostra se esta ativa ou não a seleção de uma entidade Face ou aresta de uma peça 
para a definição de direção e sentido. 
O ícone Box / Simples permite alternar entre os dois métodos de seleção, ou 
seja, selecionar uma entidade simples clicando sobre elas ou todas as entidades 
dentro de uma caixa. 
O ícone Ajuste, quando clicado, coloca todas as peças existentes e ativas no 
modelo visíveis e ajustadas na Janela Gráfica. 
O ícone Aramado, quando clicado, muda o tipo de Janela Gráfica mostrando 
apenas as arestas das peças do modelo. 
Quando clicado o ícone Rótulo, permite que os rótulos que aparecem 
indicando as condições de contorno, por exemplo, possam ser re-posicionados, 
arrastando-os para um outro local da peça. 
Os ícones do Filtro de Seleção preestabelecem o tipo de entidades que serão 
selecionadas para definir contato, forças, apoios, etc. 
Os ícones de manipulação possibilitam selecionar o tipo de movimentação 
visual das peças na Janela Gráfica, posicionado, rotacionando, etc. 
O ícone Olhar Para, permite a visualização de uma face que já estiver 
selecionada, centralizada e á frente na Janela Gráfica. 
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Criar um grupo Selecionar itens do grupo Suprimir ou Habilitar grupo 
Nome do Grupo, alternar entre os grupos Controle de Visibilidade de itens 
O ícone Janelas permite a organização e controle da quantidade de Janelas 
Gráficas ativas. 
A barra de ferramentas de Contexto tem seu conteúdo alterado sempre que 
um item diferente da Árvore é selecionado, disponibilizando as ferramentas 
relacionadas a este item. Vide figura abaixo. 
 
A barra de ferramentas para Seleção de Grupos, mostrada na figura abaixo, 
permite especificar as peças, faces ou arestas para formação de um grupo, nomear 
este grupo, habilitar ou suprimir, controlar a visualização de peças do grupo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para criação de um grupo de peças, por exemplo, é necessário primeiro 
selecionar as peças e depois clicar no ícone Criar um Grupo. Obs. Será necessário 
nomear este grupo. 
Com a Barra de Conversão de unidades é possível converter valores de uma 
unidade de medida para outra unidade equivalente. Vide figura abaixo. 
A Barra de Ferramentas de Contexto é atualizada 
dependendo do item selecionado no Painel da Árvore 
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 Seleção de tipo 
 Seleção Quantidade e unidade Base 
Conversão da quantidade e Seleção de unidade 
 
 
 
 
 
 
Painel da Árvore 
No Painel da Árvore existem várias pastas cada uma contendo as definições 
relativas àquele tópico. Estas pastas estão contidas na pasta Project e referem-se 
ao projeto ativo. Na pasta Project estão as pastas, Model e Engineering Data, dentro 
da pasta Model encontra-se a pasta Environment e dentro desta a pasta Solution. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cada uma das pastas é dependente das definições contidas nelas. 
Na pasta Model (Modelo) aparece a geometria da peça ou conjunto a ser 
analisado e também a Mesh (Malha), que é a discretização da geometria, além 
destes contém a pasta Environment (Condições de contorno) que deve ter todas as 
condições de contorno para efetuar a análise. 
Solução 
Detalhes de Contorno 
Resultados Desejados 
Modelo Peça ou Conjunto 
Projeto de Análise 
Detalhes da Geometria: Peças 
Malha 
Condições de Contorno 
Materiais das Peças 
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A seleção na árvore define o que 
deve ser mostrado na área abaixo 
Os campos em cinza não podem 
ser alterados pelo projetista 
Algumas opções podem ser oferecidas 
ao projetista na forma de menus. 
Alguns detalhes, tais como entidades, 
devem ser selecionadas pelo projetista. 
Dentro da pasta Environment está a pasta Solution (Solução) que deve conter 
as soluções desejadas para a análise da geometria. 
Painel de Detalhes 
Depois de estabelecidas a geometria, as condições de contorno, materiais e 
soluções desejadas, pode-se verificar ou definir detalhes do modelo da análise, 
seleciona-se o item desejado e aparecerão no Painel de detalhes da árvore todos os 
detalhes relativos àquele item. Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando se altera a seleção na árvore, detalhes daquele item serão 
mostrados, os detalhes mostrados em campos cinza não podem ser modificados, 
mas os demais itens podem ser alterados, alguns destes itens referem-se a 
entidades que devem ser selecionadas, por exemplo, superfícies de apoio, como 
mostrado na figura acima. 
Outros itens que necessitam de entrada de informações são; valores de força, 
pressão, etc. que complementam as condições de contorno, o campo para entrar 
com estes valores é denominado Magnitude. 
Se um item da solução (Solution) é selecionado na árvore serão mostrados: a 
quantidade entidades analisadas, o tipo de definição ou resultado estabelecido e os 
resultados numéricos; máximo e mínimo. 
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Se a Mesh (Malha) for selecionada na árvore, será mostrado o tipo de método 
utilizado para obtê-la e a quantidade de nós e elementos gerados. 
Se o item Geometria for selecionado na árvore, serão mostrados os detalhes 
relativos á peça ou conjunto de peças da análise, tais como, localização do arquivo, 
propriedades de massa e volume, quantidade de peças e muitas outras informações. 
Se uma peça em especial for selecionada na árvore serão mostradas 
informações relacionadas apenas a esta peça, tais como, propriedades gráficas 
(visibilidade, transparência e cor), definições de material, propriedades de material, 
etc. 
Janela Gráfica 
Na janela gráfica são mostrados além da geometria das peças da análise, 
também as condições de contorno ou os resultados, correspondente ao item que 
estiver selecionado na árvore ou a aba do documento. Durante a exibição da 
imagem da geometria é possível interagir com a vista movendo, rotacionando, 
aumentando ou reduzindo sua visualização, 
Abas do Documento 
Existem quatro abas do documento que se selecionadas podem mostrar na 
janela gráfica informações diversas, são elas; Geometry, Worksheet, Print Preview e 
Report Preview. 
Com a aba Geometry selecionada são mostradas além da geometria, as 
condições de contorno e resultados conforme combinação de seleção na árvore. 
Com a aba Worksheet selecionadae uma das pastas Environment ou 
Solution selecionadas na árvore, é possível ver na janela gráfica informações 
relativas ao item correspondente. 
Com a aba Print Preview selecionada é possível ver como será impressa a 
imagem da janela gráfica. 
Com a aba Report Preview selecionada é possível estabelecer como o 
relatório da análise será montado, quais itens devem aparecer e quais itens não 
devem aparecer, posição das figuras, etc. 
 
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Etapas Requeridas 
Verificar Material 
Inserir Cargas 
Inserir Apoios 
Inserir Resultados Desejados 
Resolver 
Ver Resultados 
Ver Relatório 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Janela Simulation Wizard 
A janela Simulation Wizard auxilia a execução da análise indicando ao 
projetista onde estão as ferramentas e a ordem em que devem preferencialmente 
ser feitos os procedimentos antes da análise. Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Área da superfície Comprimento da Aresta 
Ao selecionar um item no Simulation Wizard é indicado na interface onde se 
localiza as ferramentas para executar aquele procedimento. 
Ao iniciar o Design Simulation a janela Simulation Wizard é iniciada 
automaticamente possibilitando definir o tipo de análise desejada Estrutural, 
Térmica, Fadiga, etc. Vide figura abaixo. 
 
 
 
Barra de Status 
Na Barra de Status podem ser mostrados áreas de superfície, comprimentos, 
etc. das entidades selecionadas. Vide figura abaixo. 
 
 
 
Análise de Fadiga 
Análise de Vibração 
Otimizador de Forma 
Análise Térmica 
Análise Estrutural de 
Materiais Frágeis 
Análise Estrutural de 
Materiais Dúcteis 
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2° - Criar novo Projeto 
3° - Usar Desenho um Existente 
4° - Localizar o Arquivo 
5° - Definir onde guardar os arquivos 6° - Entrar no ambiente 
criando uma Simulação 
1° - Iniciar o Ansys 
Exemplo 1 – Analise de uma peça: 
Existem modos diferentes de iniciar a análise de uma peça ou conjunto, um 
destes modos é feito conforme descrito abaixo. 
1° - Iniciar o Ansys Workbench 
2° - Clicar em “Create a new project”, para criar um novo projeto de análise. 
3° - Selecionar a segunda opção que é “A link to a geometry file on my 
computer”, para encontrar uma peça existente no computador. Vide figura abaixo. 
4° - Clicar em Browse... de “Select a geometry file”, para localizar o arquivo de 
desenho que se deseja analisar, neste exemplo, o arquivo a ser utilizado é um 
arquivo do tutorial do inventor denominado Link, que se encontra em C: \Arquivos de 
programas\Autodesk \Inventor 8\Tutorial Files\ NewClaw.ipt. 
5° - Na opção “Choose a default name and location” é possível escolher o 
local onde devem ficar os arquivos que serão gerados pelo exemplo clicando em 
Browse. 
6° - Mais abaixo é possível abrir uma nova simulação baseada na geometria 
selecionada clicando em “Open a new simulation based on the selected geometry”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Selecionar Stress 
Ductile Material 
7° - O ambiente de simulação é então iniciado conforme mostrado na figura 
abaixo. Neste ambiente seleciona-se Stress Branch – Dutile Material, ou seja, 
Simulação estrutural de material dúctil (macio). O material a ser utilizado será o 
material padrão que foi definido automaticamente ao iniciar a simulação “Structural 
Steel”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao selecionar a opção são mostrados, no Simulation Wizard, os 
procedimentos que se deve seguir para a simulação, e automaticamente são 
colocados os tipos de soluções normalmente desejados para este tipo de material, 
conforme mostrados na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Carga 
Face selecionada 
Aplicar a Carga 
apenas nesta Face 
Definir a Magnitude 
da Carga 
Definir o Sentido da Carga 
8° - Seguindo-se os procedimentos recomendados no Simulation Wizard 
clica-se em “Insert Loads” no próprio “Simulation Wizard” e ele nos mostrará onde 
encontrar as opções para inserir as cargas, conforme mostrado na figura anterior. 
9° - Clicando-se onde foi indicado “Structural” para este exemplo seleciona-se 
“Force”, imediatamente aparece Force na pasta Environment e o cursor do mouse 
estará pronto para que o projetista decida onde deve ser aplicada a carga na peça. 
Para este exemplo será aplicada na face que aparece em verde na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10° - Depois de clicar na face é necessário aplicar para confirmar a seleção 
ou cancelar se a entidade geométrica selecionada não for o local correto para a 
carga. 
11° - Clicando no campo Magnitude que aparece amarelo no painel de 
detalhes se pode estabelecer o valor da carga. Para este exemplo coloca-se 2000 
Newtons. 
12° - Se o sentido de aplicação não estiver correto, clica-se no campo em 
amarelo Direction e depois em uma face ou aresta para ter uma referência de 
direção e depois nas setas que aparecem no canto superior direito da janela gráfica 
e alterar-se o sentido da carga. 
13° - Seguindo os procedimentos em “Simulation Wizard” clica-se em “Insert 
Supports” e depois em “Fixed Support”. Neste momento aparece o “Fixed Support” 
também na pasta “Environment” e o cursor do mouse novamente fica pronto para 
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24 
Apoios 
Aplicar 
Furos 
selecionar uma ou mais entidades geométricas da peça para serem os apoios da 
peça. 
Neste exemplo é necessário selecionar os furos da peça mostrados na figura 
abaixo. Para isto é necessário manter pressionada a tecla CTRL, para realizar a 
seleção múltipla das entidades e aplicar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14° - Uma vez que já foram definidas as condições de contorno, material e os 
resultados desejados, pode-se resolver clicando em Solve. Solve é acessado na 
Barra de Ferramentas Padrão ou clicando-se com o botão direito em qualquer local 
da árvore. 
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. 
 
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25 
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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26 
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 temcomo 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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27 
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 77,7MPa, 
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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28 
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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30 
Ao selecionar uma peça do conjunto na árvore, o painel de detalhes da árvore 
mostrará informações relativas àquela peça em especial, entre estas informações 
está a especificação do material, clicando sobre o campo do material se pode alterar 
o material. 
Clicando em Browse aparece uma janela de diálogo que mostra os materiais 
existentes na biblioteca do Ansys para realizar a troca. Nos programas associativos 
o material pode ser importado e aplicado automaticamente a cada uma das peças. 
Neste exemplo de conjunto de peças, um pistão tem um pino encaixado na 
bucha de bronze de uma biela e também nesta, dois casquilhos de bronze onde 
deverá estar o virabrequim. Supondo que uma determinada carga seja aplicada 
sobre a superfície do pistão devido a explosão na câmara de combustão de um 
motor. Quais seriam os pontos com as maiores tensões no conjunto? 
Para analisar a condição citada é necessário colocar as condições de 
contorno mais próximas possíveis da realidade. Neste exemplo foi colocada uma 
força de 10kN (Force) sobre o pistão, apoio fixo (Fixed Support) em um dos 
casquilhos e um apoio sem atrito (Frictionless Support) na superfície externa do 
pistão. Obs.: a temperatura de análise é 22 °C. Vide figura abaixo mostrando as 
condições de contorno. 
 
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31 
Note que a temperatura da análise é irreal, pois uma câmara de combustão 
de motor é superior aos 22 °C, mas para este exemplo desprezou-seesta condição. 
Antecipadamente, se pode definir o tipo de análise como “Stress Branch – 
Ductile Material no Simulation Wizard”, ou seja, análise para materiais dúcteis 
(macios) e formar a malha (Mesh) clicando sobre Mesh com botão direito do mouse 
e depois em Preview Mesh (Prévia da Malha). Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Após a geração da malha (Discretização) basta clicar no raio amarelo ou com 
botão em Solve para iniciar a análise. Vide figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo 
 
32 
Ao clicar em Solve o Ansys inicia a análise e mostra em uma janela o status 
da análise que possui diversas etapas entre elas a preparação, resolução e 
atualização gráfica dos resultados. Vide figura anterior. 
Ao encerar a análise se podem ver na janela gráfica os resultados clicando 
em cada uma das soluções. 
 
 
Na figura ao lado é mostrado 
o resultado das tensões von Mises, 
mas os maiores valores estão 
ocultos pelo pistão, esta 
visualização mostra o exterior com 
cores suavizadas e também o 
modelo indeformado. É obvio que 
com esta visualização não se pode 
saber onde exatamente ocorrem as 
maiores tensões. 
 
 
 
 
Ocultando o pistão na 
visualização é possível ver que a 
região de grande tensão na peça 
ocorre entre o pino e a bucha, 
conforme mostrado na figura 
abaixo, para isto clica-se com 
botão direito do mouse sobre a 
peça desejada e depois em Hide 
Body. 
 
 
 
 
Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo 
 
33 
 
 
 
 
Outra alternativa para a 
visualização é trocar de exterior para 
IsoSurfaces na barra de ferramentas de 
contexto, para se ter a visualização da 
região. Vide figura ao lado. 
 
 
 
 
 
 
Na figura ao lado, se pode 
ver que as tensões de 
cizalhamento ocorrem na mesma 
região. 
 
 
 
 
 
 
Ao lado se vê a deformação 
exagerada que ocorre nas peças 
em função da carga e rigidez do 
material. 
 
 
 
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34 
 
 
 
Na figura ao lado, se pode ver que o 
fator de segurança, para o critério von Mises, 
do conjunto de peças é menor quando a 
tensão é maior. 
 
 
 
 
Clicando em Report Preview na janela gráfica aparecerão alguns campos que 
devem ser preenchidos e são mostrados na figura abaixo. Se forem inseridas figuras 
para mostrar cada uma das imagens da análise seja geometria, malha, condições de 
contorno ou soluções elas serão mostradas no relatório. Clicando em Generate 
Report se tem a geração do Relatório. É possível quebrar a página antes de inserir 
uma figura e também exportar o arquivo para Microsoft Word e Power Point.