Análisis experimental de esfuerzos problema resuelto por elementos finitos (manual).pdf

UNIVERSIDAD DE CARABOBO
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
Departamento de Diseño Mecánico y automatización
Análisis Experimental de esfuerzos
VENEZUELA

ACTIVIDAD 2:
Análisis por Elementos Finitos
Julio 2009

Autores:
Héctor Plaza Tlf.: 58426-6488184
Alejandro Morales
Adolfo Delgado
Carlos Villa
Gustavo Arocha


INFORMACION INICIAL

En la figura 1 semuestra el elemento que se pretende analizar. Dimensiones mostradas en mm. Área de sección transversal de la pieza rectangular. La carga aplicada (F) es de 2.500N. El material de la pieza es Aluminio, se requiere seleccionar la aleación más adecuada que se adapte a estas condiciones. El modulo de elasticidad (E) del aluminio es 71,7 GPa.
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Figura 1. Dimensiones de la pieza a Analizar.Figura 2. Aplicación de la carga en la placa.

Se requiere:

1. Según la pieza correspondiente, se va realizar la determinación de los estados de esfuerzo de la misma con el uso del método de elementos finitos en forma manual con no menos de ocho elementos triangulares.
2. Además debe realizar una tabla comparativa de resultados de los análisis obtenidos en la primera asignación (debidamentecorregidos) y esta.
3. Además se debe realizar una tabla comparativa de resultados de los análisis obtenidos en la primera asignación (debidamente corregidos) y esta.
4. Esta tabla debe estar acompañada de un análisis comparativo riguroso donde se explique el porqué de las discrepancias entre valores, de un mismo aspecto, según el método.
5. También debe contener un análisis resistivo de lapieza en base a los métodos aplicados y explicar cual método tiene mayor credibilidad y porqué. Por último se debe indicar cinco conclusiones sobre el caso de estudio.

Inicialmente para la primera parte del trabajo (Asignación 1) se obtuvo lo siguiente; donde se aplicaron las correcciones esenciales para realizar la comparación con los métodos;

• DCL y Diagrama de momento.
• Magnitud delesfuerzo normal máximo el elemento por el método tradicional.
• El concentrador de esfuerzo correspondiente a la zona crítica del elemento.
• Estudio comparativo con una solución numérica utilizando el segundo teorema de Castigliano.
• Para la sección crítica presentar la matriz de esfuerzo y calcular los esfuerzos principales.
• A partir de los esfuerzos principales se seleccionó y aplicó unateoría de falla.
• Se Analizó las diferencias entre ambos valores y se concluyó sobre los resultados obtenidos.


Para la resolución del problema es necesario determinar el centroide de la figura ya que es allí en donde se ubicaran las fuerzas. El elemento se encuentra sometido a esfuerzos de tracción y debido a que la fuerza no es concéntrica también se generara un momento flector cuyamagnitud será Fxb, donde b es la distancia vertical entre el centroide de la placa y la línea de acción de la fuerza.
Para determinar el centroide de la figura se ubico el eje coordenadas de referencia en el extremo en donde se ejerce la fuerza. Por ser una forma irregular se utilizaron las herramientas de AUTOCAD para ubicar las coordenadas del mismo, tal como se muestra en la figura 3.

Según eleje de referencia Mostrado en la figura 3 las coordenadas del centroide son:




Calculo del Momento Flector:




Sustituyendo nos queda:




Figura 3. Centroide de la placa. (Medidas en mm)

Debido a que no se presentan cargas cortantes en la sección transversal en la siguiente figura se muestra el diagrama de momento en la sección donde se observa que este permanececonstante a lo largo de toda la longitud de a placa, obtenido a través de un novedoso software.

Figura 4. Diagrama de Momento.
1. MÉTODO CONVENCIONAL

Para el método convencional se aplicara el criterio de teoría de falla a carga estática de Von Mises. Para esto se debe dividir la figura en varias secciones debido a que el área trasversal no se mantiene constante y esto hace que el esfuerzo...