Análisis del contacto debido al par de apriete de un tornillo

Máster Universitario

Programa Oficial de Posgrado: INGENIERÍA MECÁNICA APLICADA Y COMPUTACIONAL

Curso de Master: ASPECTOS AVANZADOS DEL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

Análisis del contacto debido al par de apriete de un tornillo
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Índice.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Objetivos y datos del problema. Workbench. Diseño de las piezas.Material. Contacto entre piezas. Condiciones de contorno y cargas. Solución. Preparación para el análisis. Resultados. Visualización de los resultados. Conclusiones. Referencias
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Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales Ingenierí Mecá Energé Mekanika, Energétika eta Materialen Ingeniaritza Saila Mekanika, Energé
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Objetivo y datos del problema
El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento de una brida, concretamente se va analizar las tensiones y deformaciones que un tubo debe soportar cuando se somete al apriete mediante un tornillo, para que mediante la precarga aplicada en este tornillo se consiga el amarre de la brida al tubo. Datos delproblema. Para realizar el trabajo se suponen los siguientes:
Material:
Brida. Acero Tubo. Cobre aleado Tornillo. Acero Tuerca. Acero

Par de apriete
Par de apriete del tornillo (precarga). 1000 Nm

Contacto entre piezas
Coeficiente de fricción entre la brida y el tubo. 0.4

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TP.3

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Workbench
Para realizar el trabajo se utiliza el programa de Ansys. Para ello se utiliza el Workbench de este software el cual te “guía” para la realización de un problema paso a paso. Para la realización de este programa utilizaremos elworkbench por lo que en las siguientes diapositivas se explicará brevemente cada paso seguido para la realización del problema propuesto. En la siguiente figura se puede apreciar la herramienta utilizada y los pasos necesarios para realizar el análisis

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Diseño de las piezas
Para el diseño de las piezas y su ensamblaje Ansys posee una herramienta de CAD bastante potente (al menos la versión) actual, no obstante se permite importar la geometría de las piezas desde varios software específicos de CAD. En nuestro caso serealiza mediante un software especifico debido a un mejor conocimiento del programa y a continuación se importan desde Ansys.

Brida

Tubo

Ensamblaje Tuerca Tornillo
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Material. Engineering data
Se define el material para cada uno de las piezas de acuerdo como se ha especificado anteriormente:
Brida: Acero; Tubo: Cobre aleado; Tornillo: Acero; Tuerca: Acero

En el modulo “Engineering data” se permite visualizar y/o editar las características del material seleccionado, en nuestro caso: Cobre aleado y Acero

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Contacto entre piezas (I)
Durante la aplicación de par sobre el tornillo de la brida las zonas de contacto entre las diferentes piezas...