Vigas curvas

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

"ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE VIGAS CURVAS PRETORSIONADAS USANDO EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS"

REALIZADO POR:

CARLOS A. LÓPEZ M.

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDAD DE ORIENTE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICOPUERTO LA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

"ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE VIGAS CURVAS PRETORSIONADAS USANDO EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS"

SUPERVISADO POR:

ING. GAETANO STERLACCI ASESOR ACADÉMICO

JURADO CALIFICADOR:

ING. CARMEN GARCÍA

ING. FÉLIX PAYARESPUERTO LA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2004

RESOLUCION

De acuerdo al artículo 44 del reglamento de trabajo de grado “los trabajos de grado son de exclusiva propiedad de la Universidad y solo podrán ser utilizados a otros fines con el consentimiento del Consejo de Núcleo respectivo, quien lo participa al Consejo Universitario”

III

DEDICATORIA

• A Dios por siempre estar conmigo y ser mi guíaespiritual. • A la Universidad de Oriente por darme la oportunidad de formarme, como profesional y persona, muy especialmente a todos los profesores del departamento de Mecánica. • A mis compañeros de estudio que cada hora y cada día compartimos nuestra amistad dentro y fuera de clases.

Carlos A. López M.

IV

AGRADECIMIENTO

Quiero expresar mi agradecimiento a las siguientes personas, sincuya colaboración hubiese sido imposible la realización de este trabajo. • A mis padres y hermanos, quienes siempre me acompañaron y hoy celebran conmigo este triunfo. • A mis compañeros de estudio. • A todos los profesores de la Escuela de Mecánica y en especial al Prof. Gaetano Sterlacci por su asesoría.

Carlos A. López M.

V

RESUMEN

En el presente trabajo se estableció una metodologíapara el análisis dinámico de vigas curvas pretorsionadas. Este estudio se realizó basándose en el método de elementos finitos y utilizando la teoría de la elasticidad tridimensional para representar el comportamiento de las vigas. La simulación del comportamiento dinámico de las vigas se realizó por medio de un programa comercial que utiliza el método de los elementos finitos. La investigación sedividió en dos partes, en la primera, se compararon los modos de vibración de vigas rectas pretorsionadas con análisis numéricos realizados en investigaciones previas. En la segunda parte se encontraron los modos de vibración de vigas curvas pretorsionadas, analizándose como variaban dichos modos de vibración con respecto a los cambios del ángulo de pretorsión total, así como del radio decurvatura de las vigas. De la aplicación del análisis modal se encontraron los siguientes resultados: a) Las variaciones de la frecuencia natural respecto a variaciones del ángulo de pretorsión para los primeros modos de vibración son menores a las que se presentan en los modos de vibración superiores; b) La influencia del radio de curvatura en los modos de vibración aumenta a medida que se disminuye lacurvatura de la viga; c) Se comprobó el fenómeno de acoplamiento entre distintos modos de vibración.

VI

INTRODUCCIÓN

La viga pretorsionada constituye un importante elemento estructural de ingeniería, debido a su utilización en una amplia variedad de aplicaciones; así por ejemplo estructuras como hélices de helicópteros, ventiladores, turbinas y sub-sistemas de estructuras más complejaspueden ser modelados como vigas pretorsionadas. De igual manera vigas curvas pretorsionadas son usadas de forma corriente en la construcción de puentes. Los ejemplos anteriores permiten afirmar que el estudio de la respuesta dinámica de este componente estructural bajo diversas condiciones, ayudaría a entender el comportamiento de ciertas estructuras reales de mayor complejidad sometidas a...