M12 — Uniones atornilladas · Aprende a programar simulaciones con Ansys APDL

M11 introdujo contacto 3D entre cuerpos mallados. M12 abre la tercera especialización optativa: conectar dos placas SOLID185 mediante nodos piloto, regiones rígidas con CERIG y un conector 1D comparable (MPC184 o BEAM188). Extraerás esfuerzos locales en CSV para la comprobación del tornillo fuera de MAPDL según normativa aplicable.

Tu misión

Idealizarás cabeza y rosca con dos nodos piloto, compararás un conector rígido y uno elástico, y documentarás equilibrio y esfuerzos con evidencia CSV reproducible.

Pregunta guía: ¿puedes demostrar que la carga pasa por el tornillo y no por un pegamento numérico entre placas?

Objetivos

Al completar M12 podrás:

Seleccionar nodos absorbidos por cabeza y rosca con componentes auditables.
Aplicar CERIG,piloto,ALL,UX,UY,UZ en sólidos tridimensionales.
Construir conectores MPC184 (KEYOPT Lagrange) y BEAM188 (CSOLID).
Evitar pegamento accidental con un interface_gap documentado.
Extraer SMISC del conector e interpretar el sistema local 1D.
Exportar esfuerzos a CSV para verificación normativa externa al modelo.

Prerrequisitos y descargas

M03: BEAM188, secciones y grados de libertad de viga.
M06: equilibrio global y suma de reacciones.
M02: selección con NSEL, CM y SELTOL.
M11 (recomendado): criterio de gap y diagnóstico antes de confiar en tensiones.

12_start.mac — punto de partida.
12_bolt_connector.mac — entregable auditado.
12_bug_hunt.mac — cinco fallos.
12_challenge.mac — reto verificable.
12_expected_results.csv — contrato numérico.
bolt-pilot-cerig.svg — esquema cabeza/rosca.
mpc-vs-beam188.svg — comparación conectores.

Cómo usar esta lección

Ruta	Duración	Recorrido
Primera victoria	20–25 min	Geometría, CERIG, MPC184 y primer CSV de esfuerzos.
Completa	70–75 min	BEAM188, comparación, depuración, reto y dominio.

Mapa de la sesión

Misión: objetivos, descargas y predicción.
Modelo mental: pilotos, CERIG, conectores y normativa externa.
Demostración: gap, selección, solución y CSV.
Depuración: cinco fallos típicos.
Reto: rigidez o longitud efectiva.
Dominio: prueba final M12.

Predicción — ¿Qué ocurre antes de SOLVE?

Dos placas 80×40×12 mm con gap 0,1 mm y carga Fx=4000 N, Fy=−3000 N en head_pilot.

Magnitud	Valor	Interpretación
Gap interfaz	0,0001 m	Sin nodos compartidos entre placas
Absorbidos cabeza/rosca	25 + 25	Selección auditable con `mesh_h=0,004 m`
Topología	1848 nodos / 1200 sólidos	Dos bloques mallados por separado
Carga	head_pilot	Camino principal por el conector 1D

Predicción: si omites el gap, las placas comparten nodos en y=plate_t y parte de la carga evita el tornillo. Con gap, los esfuerzos locales deben equilibrar Fx y Fy aplicados.

Modelo mental — Cabeza, rosca y conector

Dos placas con nodos piloto CERIG y conector 1D — Figura 1. Cabeza en la cara superior; rosca en la interfaz inferior; conector entre pilotos.

Cabeza: head_pilot + head_dep en y=2·plate_t+gap.
Roscado: thread_pilot + thread_dep en y=plate_t.
CERIG: solo traslaciones en sólidos (UX,UY,UZ).
Normativa: MAPDL entrega esfuerzos; el dimensionamiento reglamentario es externo.

Paso 1 — Geometría y malla

BLOCK,0,plate_x,0,plate_t,0,plate_z
BLOCK,0,plate_x,plate_t+interface_gap,2*plate_t+interface_gap,0,plate_z
VMESH,ALL

Documenta interface_gap en README y CSV. Comprueba que no hay continuidad indebida entre placas.

Paso 2 — Regiones absorbidas y CERIG

NSEL,S,LOC,Y,2*plate_t+interface_gap
NSEL,R,LOC,X,bolt_x-head_absorb_r,bolt_x+head_absorb_r
NSEL,R,LOC,Z,bolt_z-head_absorb_r,bolt_z+head_absorb_r
CM,head_dep,NODE
*GET,head_pilot,NODE,0,NUM,MIN
CMSEL,S,head_dep
CERIG,head_pilot,ALL,UX,UY,UZ

Repite en y=plate_t para la rosca. Verifica conteos 25+25 antes de crear el conector.

Regiones head_dep y thread_dep con nodos numerados en MAPDL — Figura 2. Selección `head_dep` y `thread_dep` antes de `CERIG` y el conector 1D.

Paso 3 — Conectores MPC184 y BEAM188

Comparacion MPC184 rigido y BEAM188 elastico — Figura 3. Mismos N/V locales; BEAM188 muestra mayor compliance en uy_head.

ET,2,MPC184
KEYOPT,2,1,1
KEYOPT,2,2,1
E,head_pilot,thread_pilot

ET,2,BEAM188
SECTYPE,1,BEAM,CSOLID
SECDATA,bolt_d
E,head_pilot,thread_pilot

Caso MPC184: viga rígida con multiplicadores de Lagrange para recuperar SMISC. Caso BEAM188: rigidez axial finita del tornillo. Carga: F,head_pilot,FX y FY.

Deformada MAPDL con conector MPC184 rigido — Figura 4. Deformada con `MPC184` (conector rígido).

Deformada MAPDL con conector BEAM188 elastico — Figura 5. Deformada con `BEAM188`: misma carga, mayor compliance en cabeza.

Paso 4 — Postproceso y CSV

ETABLE,N_local,SMISC,1
ETABLE,V1_local,SMISC,6
*GET,N_local,ELEM,conn_elem,ETAB,N_local

Escribe m12_bolt_forces.csv con esfuerzos en sistema local del conector. Referencia medida: N_local=−3000 N, V1_local=−4000 N; study_passes=1. El archivo incluye la nota export_for_external_code_check.

Caza de errores

Cinco escenarios documentados en 12_bug_hunt.mac:

Piloto incluido erróneamente solo como dependiente sin malla válida.
CERIG,ALL con rotaciones en sólidos → CE ignoradas.
MPC184 con KEYOPT(2)=0 y lectura SMISC vacía.
BEAM188 sin SECTYPE,BEAM,CSOLID.
Confiar en esfuerzos del tornillo sin equilibrio global en apoyos.

Reto verificable — Rigidez o longitud

Tras validar el entregable base, elige Reto A (aumentar bolt_d) o Reto B (aumentar plate_t y longitud del conector). Predice el cambio en uy_head_beam antes de ejecutar.

Autoevaluación

Preguntas rápidas

¿Por qué se introduce interface_gap?
¿Qué diferencia a MPC184 rígido de BEAM188 en esta lección?
¿Dónde se realiza la comprobación reglamentaria del tornillo?

Evidencia de aprendizaje

m12_connector_audit.csv — dos filas con passes=1.
m12_bolt_forces.csv — esfuerzos para normativa externa.
m12_summary.csv — study_passes=1.
Nota breve explicando sistema local del conector vs global.

Checklist de salida

Gap 0,1 mm documentado; sin pegamento numérico.
n_head_dep=n_thread_dep=25.
CERIG con UX,UY,UZ en cabeza y rosca.
MPC184 y BEAM188 con N/V locales coherentes con la carga.
Equilibrio global <0,5 % en ambos casos.
study_passes=1 en ejecución limpia.

Trazabilidad técnica

Comandos: CERIG, MPC184, BEAM188, SECTYPE, SECDATA, ETABLE, SMISC, *GET. Referencia: Structural Analysis Guide; Element Reference. Herencia: M03 (viga), M11 (gap). Siguiente: M13 modal.