Roteiro para simulação numérica Ansys APDL. Efeito de barreira em campo aberto ELABORAÇÃO E FORMATAÇÃO: MARCO AURÉLIO BRAZÃO COSTA BADAN

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DE UBERLANDIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA COORDENAÇÃO DE PÓS GRADUAÇÃO DISCIPLINA: PM181 Tópicos especiais em projeto I: Acústica PROFESSOR: Prof. Dr. Marcus A. Viana Duarte PERÍODO: 2/2011 Roteiro para simulação numérica Ansys APDL Efeito de barreira em campo aberto ELABORAÇÃO E FORMATAÇÃO: MARCO AURÉLIO BRAZÃO COSTA BADAN

2 O objetivo desta referencia é orientar os passos para a execução de simulações numéricas em acústica. No desenvolvimento deste exemplo é utilizado uma barreira de 2m de comprimento e uma fonte acústica de 100 db de potencia a 1 m da barreira. Como elementos finitos são utilizados: elemento para representação do sólido, elemento finito acústico 2D e elemento infinito acústico 2D para limitar o domínio e simular a propagação livre em campo aberto. Como barreira utiliza-se as propriedades do concreto, embora para efeito didático e de simplificação neste exemplo, considerou-se material isotrópico que é satisfatório para concreto não fissurado. Para concreto armado, o material deve ser considerado como anisotrópico. A seguir, ilustra-se o passo a passo para gerar a simulação numérica. PREFERENCES Seleção de domínios Restringe as opções de comandos aos domínios

3 ELEMENT TYPE Seleção do tipo de elemento finito Tipo 1 = Sólido estrutural / Tipo 2 = Fluido acústico 2D Tipo 3 = Fluido acústico 2D / Tipo 4 = Fluido Acústico 2D (Elemento infinito)

4 Opções p/ os elementos: Estrutura ausente p/ elemento 2 / Estrutura presente p/ elemento 3 (Int Fluido Estrut) REAL CONSTANTS Pressão de referencia para o sistema (Aplicado ao elemento de estrutura ausente)

5 MATERIAL PROPS Propriedade dos materiais Propriedades do concreto: Módulo de elasticidade: ( - Pg 18) ( fck) E= 0, Exemplo: Para fck= 50MPa E= 33. 6MPa Densidade ( - Pg 16)) ρ = 1500 a Kg / m Coef Poisson ( ) υ = 0,11 a 0,21 Acessado em 12/11/11

6 OBS: MU corresponde a impedância do material. Para o ar MU=1, demais materiais MU ~ α n / 4

7 MU = aproximadamente igual ao coef de absorção do concreto em 500 Hz dividido por 4

8 MODELING Definição de área circular. Raio de 4m Definição do retângulo interno (barreira)

9 Remoção de área em duplicidade. (Área do circulo correspondente ao retângulo)

10 MESHING Associa o tipo dos elementos às áreas. Vincula a área do círculo ao fluido com estrutura ausente Estrutura presente Vincula a área do retângulo ao elemento sólido (concreto)

11 Define o elemento infinito Vincula as linhas com o elemento infinito (campo aberto)

12 Geração da malha

13 NUMBERING CTRLS Faz a junção para os nós dos elementos das diversas regiões Alteração do tipo e propriedades dos elementos. Seleção dos elementos de fluido com estrutura presente. 1ª. Seleção = nós em contato com estrutura) 2ª. Seleção = elementos em contato com os nós

14 Remoção dos elementos vinculados à barreira MODELING: Modificação dos elementos para estrutura presente (Tipo 3). Somente para os elementos em contato com a barreira

15 LOADS Definição de condições de contorno Deslocamentos estruturais Restrições nodais em X e Y: (04 pontos selecionados no total) OBS: São os pontos correspondentes à condição apoio da barreira INTERAÇÃO FLUIDO E ESTRUTURA: Fluido com estrutura presente. 4 linhas selecionadas

16 Impedância. 4 linhas selecionadas (Esta impedância indica: = 1 ocorre IFS, = 0 não ocorre IFS)

17 Pressão acústica (100 db) no nó próximo ao centro

18 ANALYSIS TYPE: Solução harmônica LOAD STEP OPTS: Definição da faixa de frequências SOLVE: Inicia Solução

19 RESULTS SUMMARY: Leitura dos primeiros arranjos de resultados ELEMENT TABLE: Define tabela para apresentação em escala logarítimica APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS: Seleção dos elementos Tipo 2 (estrutura ausente)

20 PLOT RESULTS: Seleção dos elementos NMIS4 (Escala Logarítimica) RESULTADO:

21 ANEXO Arquivo Ansys-Log /NOPR /PMETH,OFF,0 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,1 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,1 KEYW,PR_CFD,0 /GO /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Structural /COM, ANSYS Fluid selecao_de_elementos /PREP7 ET,1,PLANE42 ET,2,FLUID29 ET,3,FLUID29 ET,4,FLUID129 opcoes_dos_elementos KEYOPT,2,2,1 KEYOPT,2,3,0 real_constants R,1,20e-6, propriedades_dos_materiais MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,33e6 MPDATA,PRXY,1,,0.16 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,2000 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,2,,1.21 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,SONC,2,,341 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,MU,2,,1 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,3,,1.21 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,SONC,3,,341 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,MU,3,,0.01/4 Circulo_representando_o_dominio CYL4,0,0,4 Retangulo_Representando_a_barreira RECTNG,-1,1,1,1.1, Operacao_booleana FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 FLST,3,1,5,ORDE,1 FITEM,3,2 ASBA,P51X,P51X,,DELETE,KEEP Atributos de malha CM,_Y,AREA ASEL,,,, 3 CM,_Y1,AREA CMSEL,S,_Y CMSEL,S,_Y1 AATT, 2, 1, 2, 0, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CM,_Y,AREA ASEL,,,, 2 CM,_Y1,AREA CMSEL,S,_Y CMSEL,S,_Y1 AATT, 1, 1, 1, 0, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,1 FITEM,5,-4 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,S,_Y CMSEL,S,_Y1 LATT,1,1,4,,,, CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 Gera a malha FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,2 FITEM,2,-3 AESIZE,P51X,0.06, MSHAPE,1,2D MSHKEY,0 FLST,5,2,5,ORDE,2 FITEM,5,2 FITEM,5,-3 CM,_Y,AREA ASEL,,,,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y AMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 Juntar_os_nos NUMMRG,ALL,,,,LOW Selecionar_elementos NSLL,S,1 NPLOT ESLN,S EPLOT ESEL,U,TYPE,,1 EPLOT ESEL,U,TYPE,,1 FLST,2,148,2,ORDE,4 FITEM,2,30553 FITEM,2, FITEM,2,31049 FITEM,2, EMODIF,P51X,TYPE,3, ESEL,U,TYPE,,3 EPLOT ESEL,A,TYPE,,3 EPLOT ALLSEL,ALL EPLOT ESEL,S,TYPE,,1 EPLOT ESEL,S,TYPE,,1 Cond_contorno_-_Delocamentos_XY FLST,2,4,1,ORDE,4 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 FITEM,2,36 FITEM,2,38 /GO D,P51X,,,,,,UX,UY,,,, FLST,2,4,4,ORDE,2 Interacao_Fluido_Estrutura FITEM,2,5 FITEM,2,-8 SFL,P51X,FSI FLST,2,4,4,ORDE,2 Impedancia FITEM,2,5 FITEM,2,-8 SFL,P51X,IMPD,1,, ALLSEL,ALL NPLOT FLST,5,1,1,ORDE,1 FITEM,5,9708 CM,_Y,NODE NSEL,R,,,P51X CM,_Y1,NODE CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y /GO D,_Y1,PRES,2 CMDELE,_Y1 FINISH /SOL ANTYPE,3 HARFRQ,500,500, NSUBST,, KBC,1 /STATUS,SOLU SOLVE FINISH /POST1 SET,FIRST AVPRIN,0,, ETABLE,,NMISC, 4 ESEL,ALL ESEL,S,TYPE,,2 EPLOT ESEL,S,TYPE,,2 PLETAB,NMIS4,AVG