Análisis del comportamiento en servicio de un molino de cemento mediante Ansys Workbench

Abstract

[ES] El Método de los Elementos Finitos es muy utilizado en el ámbito de la Ingeniería Mecánica para resolver problemas estructurales. Permite simular y resolver problemas complejos mediante la discretización del dominio. Este método es utilizado para todo tipo de problemas estructurales y permite resolver tanto problemas lineales como no lineales, estáticos dinámicos, problemas de componentes sometidos a fatiga, entre otros. Este Trabajo de Fin de Máster pretende analizar las características y utilidades del software Ansys Workbench para analizar problemas estructurales considerando elasticidad lineal. El uso de Ansys Workbench ha ido creciendo en la actualidad respecto al de Ansys APDL debido a que tiene integrada una interfaz más intuitiva para el usuario y permite una organización de los modelos más visual. Para este estudio se plantea realizar el análisis estructural de un molino de bolas de acero que se utiliza para moler cemento. Mediante la acción rotatoria del molino se consigue que las bolas de acero de su interior vayan moliendo el cemento hasta conseguir el tamaño deseado, lo que genera cargas importantes sobre el molino que deben estudiarse con detalle. La complejidad de este componente permitirá realizar una amplia exploración de las capacidades de Ansys Workbench para realizar análisis estructurales.

Se pretende que la experiencia adquirida con los análisis estudiados sirva para la realización de futuros análisis con este software, con lo que se describirán con adecuada profundidad los procedimientos de modelado y análisis utilizados. Para analizar en profundidad las herramientas y los diferentes análisis que se pueden llevar a cabo con Ansys Workbench se va a elaborar dos modelos de elementos finitos con diferente nivel de detalle. Estos análisis tienen como objetivo correlacionar entre sí los resultados obtenidos de cada uno y comprobar que es posible utilizar las herramientas de este software, además de ver cómo funcionan, para realizar análisis estructurales de problemas reales con el nivel de complejidad que presenta el componente a estudiar.

[EN] The purpose of this master's thesis is to examine the functionalities and tools of the Ansys Workbench software for the analysis of structural problems, specifically in the field of linear elasticity. In recent years, Ansys Workbench has gained popularity over Ansys APDL, thanks to its more intuitive interface and its ability to organise models in a more visual way. In order to analyse in detail the most used tools of this software, a structural analysis of a ball mill that has presented structural failures will be carried out, which, due to its operation, has a certain complexity to perform such analysis, which makes it an interesting component to analyse in this project. In order to use different software tools and to see its capacity to analyse models of different complexity, two finite element models of different levels of detail have been created. An important aspect to consider, which has been useful during the project, is the possibility of incorporating macros with APDL language, which makes the transition between APDL and Workbench easier for new users of the last one. The results of both models have been compared and correlate well, both have the same behaviour and the differences between the results of both models are minimal. The features of Ansys Workbench make this software a very interesting alternative to the use of APDL.