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Páginas: 112 (27795 palabras)
Publicado: 9 de mayo de 2014
Universidad de Huelva
Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y
Energética
Modelado computacional para el análisis dinámico,
mediante método matricial, de sistemas multicuerpo de
seis elementos
Memoria para optar al grado de doctor
presentada por:
Juan Carlos Fortes Garrido
Fecha de lectura: 25 de septiembre de 2008
Bajo la dirección del doctor:
Ricardo Arribas de Paz
Huelva,2009
ISBN: 978-84-92679-87-4
D.L.: H 11-2009
MODELADO COMPUTACIONAL
PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO,
MEDIANTE MÉTODO MATRICIAL,
DE SISTEMAS MULTICUERPO DE
SEIS ELEMENTOS
Tesis Doctoral de
Juan Carlos Fortes Garrido
Dirigida por
Dr. Ricardo Arribas de Paz
UNIVERSIDAD DE HUELVA
2008
Índice
Índice
Índice
Capítulo 1. Introducción, Objetivos y
Antecedentes
1.1 Prefacio2
1.2 Objetivos y principales aportaciones de la Tesis
3
1.3 Metodología
6
1.4 Organización de la Tesis Doctoral
6
1.5 Estado de la cuestión
8
1.6 Formulación simbólica versus formulación numérica. Elección del
10
método
1.7 Breve bosquejo histórico sobre la dinámica
11
1.7.1 La Antigüedad
13
1.7.2 La Edad Media
15
1.7.3 El Renacimiento
151.7.4 El Siglo XVII
17
1.7.5 El Siglo XVIII
18
1.7.6 El Siglo XIX
18
1.7.6.1 Escuela Francesa
19
1.7.6.2 Escuela Alemana
19
1.7.6.3 Escuela Inglesa
20
1.7.6.4 Otras Escuelas
20
1.7.7 El Siglo XX
21
1.7.7.1 Breve historia del diseño de mecanismos con métodos
Computacionales
iv
22
Índice
Capítulo 2. Base Cinemática.
2.1 Introducción28
2.2 Tipos de coordenadas
29
2.3 Sistemas de coordenadas
30
2.4 Coordenadas cartesianas
31
2.5 Posición
32
2.6 Pares o juntas
37
2.7 Sistema Multicuerpo de seis elementos
39
2.8 Grados de libertad
43
2.9 Velocidad
46
2.10 Derivación de vectores en coordenadas cartesianas
47
2.11 Movimiento cualquiera de un eslabón
47
2.11.1Movimiento plano cualquiera
48
2.12 Ecuaciones cinemáticas
48
2.13 Planteamiento de las ecuaciones geométricas
50
2.14 Planteamiento de ecuaciones no holónomas
52
2.15 Formulación de las ecuaciones en función del tipo de coordenadas
52
2.15.1 Ejemplos
54
Capítulo 3. Base Dinámica.
3.1 Introducción
64
3.2 Planteamiento de las ecuaciones dinámicas
65
3.3Tipos de análisis en dinámica
66
3.4 Análisis estático
73
3.4.1 Análisis por métodos vectoriales
74
3.4.2 Análisis mediante el principio de los trabajos virtuales
80
3.4.3 Análisis mediante el principio de las potencias virtuales
84
3.4.4 Análisis estático con rozamiento
88
v
Índice
3.5 Análisis dinámico inverso o cinetoestático
89
3.5.1 Fuerzas deinercia en los mecanismos
89
3.5.2 Centro de percusión
91
3.5.3 Análisis cinetoestático por métodos vectoriales
93
3.5.4 Análisis cinetoestático por trabajos o potencias virtuales
96
3.6 Análisis dinámico directo
96
3.6.1 Análisis dinámico directo por métodos vectoriales
97
3.6.2 Energía cinética de un mecanismo
198
3.6.3 Análisis dinámico directo mediante laecuación de Eksergian
100
3.6.4 Análisis dinámico directo mediante las ecuaciones de
Lagrange
104
Capítulo 4. Determinación de Fuerzas en Sistemas
Multicuerpo.
4.1 Introducción
110
4.2 Diagrama de cuerpo libre o aislado
111
4.3 Métodos de estudio
115
4.4 Análisis de esfuerzos dinámicos
117
4.5 Análisis de fuerzas en Sistemas Multicuerpo
120
4.6 Métodode superposición
122
4.7 Método matricial
131
4.8 Análisis de fuerzas en eslabonamientos con más de cuatro barras
138
4.9 Elección del método de resolución
139
vi
Índice
Capítulo 5. El Programa DAMSFORT.
5.1 Introducción
142
5.2 Implementación
143
5.3 Descripción del programa
153
5.4 Estructura del programa DAMSFORT
156
5.5 Funcionamiento...
Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y
Energética
Modelado computacional para el análisis dinámico,
mediante método matricial, de sistemas multicuerpo de
seis elementos
Memoria para optar al grado de doctor
presentada por:
Juan Carlos Fortes Garrido
Fecha de lectura: 25 de septiembre de 2008
Bajo la dirección del doctor:
Ricardo Arribas de Paz
Huelva,2009
ISBN: 978-84-92679-87-4
D.L.: H 11-2009
MODELADO COMPUTACIONAL
PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO,
MEDIANTE MÉTODO MATRICIAL,
DE SISTEMAS MULTICUERPO DE
SEIS ELEMENTOS
Tesis Doctoral de
Juan Carlos Fortes Garrido
Dirigida por
Dr. Ricardo Arribas de Paz
UNIVERSIDAD DE HUELVA
2008
Índice
Índice
Índice
Capítulo 1. Introducción, Objetivos y
Antecedentes
1.1 Prefacio2
1.2 Objetivos y principales aportaciones de la Tesis
3
1.3 Metodología
6
1.4 Organización de la Tesis Doctoral
6
1.5 Estado de la cuestión
8
1.6 Formulación simbólica versus formulación numérica. Elección del
10
método
1.7 Breve bosquejo histórico sobre la dinámica
11
1.7.1 La Antigüedad
13
1.7.2 La Edad Media
15
1.7.3 El Renacimiento
151.7.4 El Siglo XVII
17
1.7.5 El Siglo XVIII
18
1.7.6 El Siglo XIX
18
1.7.6.1 Escuela Francesa
19
1.7.6.2 Escuela Alemana
19
1.7.6.3 Escuela Inglesa
20
1.7.6.4 Otras Escuelas
20
1.7.7 El Siglo XX
21
1.7.7.1 Breve historia del diseño de mecanismos con métodos
Computacionales
iv
22
Índice
Capítulo 2. Base Cinemática.
2.1 Introducción28
2.2 Tipos de coordenadas
29
2.3 Sistemas de coordenadas
30
2.4 Coordenadas cartesianas
31
2.5 Posición
32
2.6 Pares o juntas
37
2.7 Sistema Multicuerpo de seis elementos
39
2.8 Grados de libertad
43
2.9 Velocidad
46
2.10 Derivación de vectores en coordenadas cartesianas
47
2.11 Movimiento cualquiera de un eslabón
47
2.11.1Movimiento plano cualquiera
48
2.12 Ecuaciones cinemáticas
48
2.13 Planteamiento de las ecuaciones geométricas
50
2.14 Planteamiento de ecuaciones no holónomas
52
2.15 Formulación de las ecuaciones en función del tipo de coordenadas
52
2.15.1 Ejemplos
54
Capítulo 3. Base Dinámica.
3.1 Introducción
64
3.2 Planteamiento de las ecuaciones dinámicas
65
3.3Tipos de análisis en dinámica
66
3.4 Análisis estático
73
3.4.1 Análisis por métodos vectoriales
74
3.4.2 Análisis mediante el principio de los trabajos virtuales
80
3.4.3 Análisis mediante el principio de las potencias virtuales
84
3.4.4 Análisis estático con rozamiento
88
v
Índice
3.5 Análisis dinámico inverso o cinetoestático
89
3.5.1 Fuerzas deinercia en los mecanismos
89
3.5.2 Centro de percusión
91
3.5.3 Análisis cinetoestático por métodos vectoriales
93
3.5.4 Análisis cinetoestático por trabajos o potencias virtuales
96
3.6 Análisis dinámico directo
96
3.6.1 Análisis dinámico directo por métodos vectoriales
97
3.6.2 Energía cinética de un mecanismo
198
3.6.3 Análisis dinámico directo mediante laecuación de Eksergian
100
3.6.4 Análisis dinámico directo mediante las ecuaciones de
Lagrange
104
Capítulo 4. Determinación de Fuerzas en Sistemas
Multicuerpo.
4.1 Introducción
110
4.2 Diagrama de cuerpo libre o aislado
111
4.3 Métodos de estudio
115
4.4 Análisis de esfuerzos dinámicos
117
4.5 Análisis de fuerzas en Sistemas Multicuerpo
120
4.6 Métodode superposición
122
4.7 Método matricial
131
4.8 Análisis de fuerzas en eslabonamientos con más de cuatro barras
138
4.9 Elección del método de resolución
139
vi
Índice
Capítulo 5. El Programa DAMSFORT.
5.1 Introducción
142
5.2 Implementación
143
5.3 Descripción del programa
153
5.4 Estructura del programa DAMSFORT
156
5.5 Funcionamiento...
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