O documento fornece uma introdução ao software ANSYS Workbench, descrevendo suas principais funcionalidades e processos de análise por elementos finitos. É apresentada a interface gráfica do software, com explicações sobre menus, painéis e janelas. Dois exemplos de análises estruturais são mostrados para demonstrar o uso do software.

1. Apostila de treinamento ANSYS Workbench

2. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
2
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

3. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
3
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”.

4. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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
EA
F 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
+ −
=
−

5. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
5
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.

6. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
6
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 deformação sofrida em decorrência
das condições de contorno e da elasticidade do material da peça.

7. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

8. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

9. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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”.

10. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

11. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

12. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

13. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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 conversões entre 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

14. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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.

15. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
15
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

16. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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

17. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
17
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.

18. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
18
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 selecionada e 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.

19. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
19
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.

20. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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

21. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
21
2° - Criar novo Projeto
3° - Usar Desenho um Existente
4° - Localizar o Arquivo
5° - Definir onde guardar os arquivos6° - 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
programasAutodesk Inventor 8Tutorial 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”.

22. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
22
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.

23. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
23
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

24. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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.

25. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
25
Tensão von Mises
Tensão de
Cisalhamento Deformação
Fator de
Segurança
Margem de
Segurança
Malha
Vide as figuras a seguir com os resultados.

26. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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 tem como 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?

27. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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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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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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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-se esta 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.

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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.

33. Apostila de Treinamento em Elementos Finitos com ANSYS Eng. Domingos F. O. Azevêdo
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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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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.