Analisis MEF de Concetración de Esfuerzos
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7/24/2019 Analisis MEF de Concetracin de Esfuerzos
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Se determin en base al MEF el factor de concentracin de esfuerzos de la pieza mostrada a
continuacin
El objetivo del trabajo consiste en reproducir los valores ya reportados en la literatura.
Los valores elegidos para la geometra son los siguientes:
= 1
= 1.5
= 1
=
1 = 5
2 = 5
Para obtener los resultados la variable que cambiar ser r. Para este caso D/d = 1.5
La carga que se aplicar ser:
= 10000
Lo que da un esfuerzo inicial de:
=
=
10000
1 = 10000
Se han elegido el elemento solid 183, y en las opciones del elemento se selecciona Plane strs
w/thk lo que permite modificar el ancho del elemento para realizar el clculo.
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Se eligen las propiedades del material con los valores mostrado en la imagen:
Se genera el perfil de la
geometra con lneas y se crea la
curva del entalle.
Se crea el rea y se malla.
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Se determinan las cargas y desplazamientos iniciales. La cara del extremo de mayor rea se fija en
todas las direcciones y a la cara contraria se le aplican cargas de tensin.
Se corre la solucin y se observan los resultados:
= 0.4 = 0.05
= 0.1
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Para D/d = 1.5
Para D/d = 1.1
r/d r max max/o tabla o
0.025 0.025 2128.8 2.1288 2.34 1000
0.05 0.05 1765.93 1.76593 1.94
0.1 0.1 1456.09 1.45609 1.6
0.15 0.25 1321.81 1.32181 1.45
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Barra rectanguar con entalle en compresin o tensin simple.
D/d=1.5
max/o tabla
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Barra rectanguar con entalle en compresin o tensin simple.
D/d=1.1
max/o tabla
r/d r max max/o tabla o
0.04 0.04 29506.8 2.95068 2.9 10000
0.05 0.05 28034.2 2.80342 2.7
0.1 0.1 22889.3 2.28893 2.1
0.25 0.25 17478.1 1.74781 1.65
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e determin en base al MEF el factor de concentracin de esfuerzos de la pieza mostrada a
continuacin
Los valores de la geometra son los siguientes:
= 1
= 6
=
1 = 10
2 = 10
Segn lo indicado en la tabla se calcula el esfuerzo inicial.
=
=
2= 0.5
=
64 =
(1)
64 = 4.9 2
= 10000
=(10000)(0.5)
4.9 2 = 101859.16
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Se selecciona el elemento Solid 185 y el plane
183, ya que se trabajar haciendo un mallado 2D
que luego ser extruido para hacer una pieza 3D.
Se seleccionan las propiedades del material.
Se dibuja la geometra y se crea un rea:
Se realiza el mallado:
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Se refina le mallado en la zona donde se requiere:
Se usa la herramienta extrusin para crear el volumen, antes se ajustan las pciones para extruir
asegurndose de que el elemento seleccionado sea el 185 y adems de fijar el nmero de
divisiones de cada elemento:
Se fija la cara de mayor rea, en la cara de menor rea se colocan las fuerzas que generarn el
momento en la pieza.
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Se resuelve el modelo y se presentan los resultados. La siguiente imagen muestra la deformacin
debida a la carga de flexin.
Los resultados se muestran a continuacin.
Ya que las cargas fueron aplicadas en dos nodos solamente, esto gener esfuerzos grandes en donde
fueron aplicadas, por lo que el resultado de la simulacin no arroja el valor mximo de esfuerzo en
el entalle, pero se sabe que es ah donde se presenta realmente el ms grande esfuerzo, as que con
los controles de impresin hacemos que aparezcan las etiquetas de cada nmero, nos acercamos lo
suficiente a la zona donde debera de estar el mximo esfuerzo, vemos que nodos estn en esa zona
y buscamos el list results el valor correspondiente al esfuerzo en ese nodo, comparando con los
nodos vecinos seleccionamos aquel que tenga el mayor valor del esfuerzo y este es el resultado que
se tom en cuenta. Se procede ahora a cambiar el radio del entalle, y se obtienen los valores
siguientes.
Nodo 139681, max: -341160 Pa
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EL resumen de los resultados se muestra a continuacin:
Para D/d=6
r/d r max max/o tabla o
0.01 0.01 341130 3.34903606 3.994 101859.160.1 0.1 131970 1.29561249 1.688
0.2 0.2 110040 1.08031521 1.376
Nodo 20618, max: -131970 Pa
Nodo 21075, max: -110040 Pa
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Para D/d=2
r/d r max max/o tabla o
0.01 0.01 350030 3.43641161 3.936 101859.16
0.1 0.1 121870 1.19645597 1.683
0.2 0.2 110220 1.08208236 1.378
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
44.5
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
EJE REDONDO CON ENTALLE EN EL HOMBROEN FLEXIN. D/d=6
max/o tabla
0
1
2
3
4
5
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Eje redondo con entalle en el hombro enflexin. D/d=2
max/o tabla
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Conclusiones
Como se puede observar en los resultados, el MEF es muy til si se desean conocer caractersticas
que determinndolas de manera terica o por medios fsicos podra resultar muy tardado, y con
una inversin importante de esfuerzo. Gracias a este mtodo podemos como en el presente reporte,
reproducir con cierta exactitud el comportamiento de elementos fsicos y esto es muy til en el
anlisis de problemas complejos, pues permite inclusive determinar puntos de optimizacin o
realizar propuestas de mejora, incluso antes de fabricar cualquier prototipo o prueba experimental.
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Facultad De Ingeniera
CIEP
Posgrado En Ingeniera Mecnica
Taller De Elemento Finito
Tarea 5
Miguel ngel Coronado Garca
15 de Octubre de 2014