Reporte #9

“Documento con la explicación del análisis de un eje a torsión flexión”

Lab. Diseño de elementos de maquinas

Mauro Javier Gaona Martínez

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Hora: V1

Brigada: 104

1 de Mayo del 2015

Imparte el curso: M.C. Roberto A. Mireles Palomares

Valor: 10 % Limite: 01/May/2015 12:00PM

Desde: 27/Abr./2015 12:00PM Hasta: 01/May/2015 12:00PM

Forma de Trabajo:  Individual

Actividad de Aprendizaje

   Documente el modelado y análisis, de un eje a torsión-flexión 

Criterios de desempeño

Síntesis y Documentación: -Tiempo de entrega -Presentación: Portada, Información

de la Actividad, Número de páginas, la portada se cuenta pero no se numera,

Formato word T.N.R. 12 pts. , Interlineado doble, Separación entre párrafos 1

espacio doble, Fin de artículo 3 espacios dobles, Encabezado de artículo T.N.R. 14

pts., Inicio de párrafo después de encabezado 2 espacios dobles, Figuras

referenciadas y con texto explicativo. La información de la actividad en la segunda

página con copiar y pegar. -Bibliografía al final

Contenidos

      Ejercicio 9 Eje a torsión-flexión 1. Introducción2. Procedimiento para el análisis3.

Bibliografía  

Recursos

Ejercicio 9 Eje a torsión-flexión (Archivos )

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1. Desarrollo

En este reporte se documenta la simulación de un cilindro sometido a una carga de

compresión y la vez se someterá a torsión, dicho cilindro tiene un cambio de sección.

La creación de la pieza será en el programa “Solidworks”, y la simulación se llevará a cabo

en el programa “Cosmos Design”.

En este caso, el material que seleccionaremos no será de la librería que tiene el programa

Cosmos, introduciremos un material con características que nosotros queremos, esto

explicado con más detalle más adelante.

2. Creación del elemento

Se abre el programa Solidworks y se empieza a realizar el modelado del elemento que se

analizará, se empezará a elaborar en la vista Alzado.

Utilizando los comandos:

Cota inteligente

Extrucción

Línea

Circulo

Redondeo

A continuación el elemento ya elaborado con sus respectivas medidas:

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Imagen 1.- Pieza con sus respectivas medidas.

Esa pieza para poderla analizarla en el programa “Cosmos design” es necesario guardar la

pieza en el formato “IGES” (.igs), ya que en este formato se trabaja en el cosmos.

Imagen 2.- Formato en el cual se va a guardar el documento

3. Simulación

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La simulación se hace en el programa “Cosmos”, para ello es necesario programar las

condiciones a las cuales será sometida la pieza.

A continuación los pasos para desarrollar la simulación.

1- Una vez que se abre el programa, y se carga el elemento que elaboramos en

el programa Solidworks buscándolo por su terminación IGES (.igs).

Después se crea un nuevo estudio.

Imagen 3.- Creación del nuevo estudio

2.- Posteriormente se le aplicará el material a la pieza

Imagen 4.- Aplicación del material al elemento

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pero este material no será uno de los ya precargados en la librería, este será un

acero con las siguientes características: Sy= 30,000 psi, Sut=55,000 psi y E=29,

000,000 psi.

Imagen 5.- Creación del material en la biblioteca

3.- A continuación, seleccionaremos la sujeción de la pieza, en este caso

seleccionaremos la cara inferior de la figura, como se muestra a continuación.

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Imagen 6.- Sujeción del elemento.

4.- Seleccionaremos la cara en donde se le aplicará la torsión, que será de -250

Lb (el signo negativo es para darle la dirección a la fuerza)

Imagen 7.- Cara a la cual se le aplicará la carga

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5.- Crearemos la malla, la cual será en un grado medio, cabe destacar que en

esta se puede definir qué tan exacto sea la simulación.

Imagen 8.- Elemento ya una vez que se ha creado la malla

Una vez se creó la malla iniciamos la simulación.

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4. Resultados

4.1 Tensión

El programa por default usa la teoría de falla de Von Mises, siendo que es un material

dúctil no hay problema en usar esta teoría.

En dicha prueba nos arroja un valor de 2.337 x 104 N/m2 en el punto crítico, mientras que

en la zona con menor riesgo de falla es de 6.435 x 101 N/m2.

Imagen 9.- Pieza sometida a torsión-flexión

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En esta imagen podemos observar que en la pieza no se pueden observar puntos críticos,

solamente en el empotramiento, que es en la orilla del cilindro, pero en el cuerpo de la

muestra no hay un punto crítico.

4.2 Desplazamiento

El programa nos arroja que en el punto crítico y en la zona con menor deformación el valor

es de 9.203 x 10-2 mm y 3.937 x 10-32 mm respectivamente.

Imagen 10.- Elemento deformado

En la imagen podemos observar que la zona donde hay más desplazamiento es en la zona

donde se le aplicó la fuerza.

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4.3 Deformación unitaria

En la siguiente imagen podemos observar el resultado que se obtuvo, en cuanto a

deformación, en la pieza no se observan puntos críticos, más que en dónde va la sujeción,

de ahí en fuera todo es seguro.

Imagen 11.- Deformación unitaria

En esta imagen podemos es más notoria la deformación que tuvo el elemento

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Imagen 12.- Pieza vista desde abajo, en esta imagen es notoria su deformación

Es una vista inferior del elemento y podemos observar la deformación.

4.4 Factor de seguridad

El factor de seguridad que arroja la teoría de Von Mises es de 1.284

5. Conclusiones

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En los resultados podemos observar que las características del acero que introducimos son

de un acero que aguantó la prueba de torsión flexión, ya que el elemento no tuvo puntos

críticos de consideración más que en las sujeciones, eso se puede observar en el factor de

seguridad, que es un factor bajo.

Más sin embargo si tuvo deformación considerable en donde se le aplicó la fuerza.

6. Bibliografía

Diseño en ingeniería mecánica (pág. 29-30)

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