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APUNTES DE CAE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINK1 Y LINK8

En el software de elemento finito ANSYS existe un elemento llamado LINK1 es un elemento uniaxial que puede actuar bajo la acción de dos fuerzas (tensión o compresión), y presenta dos grados de libertad en cada nodo: traslaciones en los ejes X y Y. No se considera ningún tipo de flexión en el elemento.

Figura 1.1. Elemento LINK1.
El elementorequiere la definición de un área transversal y de una deformación inicial (/L), si existiera. El elemento LINK8 se define de la misma forma que el LINK1; la única diferencia resulta ser un grado de libertad adicional por nodo, de forma tal que cada nodo puede presentar traslaciones en los ejes X, Y y Z.

ARMADURAS

Las armaduras son uno de los tipos principales de estructuras en ingeniería.constan de elementos rectos que se conectan en nudos. Los elementos de una armadura son por lo general delgados, y pueden soportar cargas laterales muy pequeñas, por lo que todas las cargas deben estar aplicadas en los nudos y no sobre los elementos.

Figura 1.2. Ejemplos de armaduras.

Pese a que en realidad los elementos de una armadura están unidos entre sí por medio de conexiones remachadas osoldadas, es común asumir que los elementos están unidos por medio de pasadores (uniones pinadas), por lo cual sobre un elemento cualquiera solo puede actuar una fuerza en cada uno de los extremos, es decir, cada elemento de la armadura puede estar sometido únicamente a tensión o compresión.

Figura 1.3. Elementos de una armadura.

El análisis estático de armaduras se lleva a cabo por medio de dosmétodos básicos: método de los nodos y método de las secciones. En ambos casos se inicia con el dibujo del diagrama de cuerpo libre de la armadura entera con el fin de hallar las reacciones en los apoyos. En el método de los nudos se realizan los diagramas de cuerpo libre de los pasadores en cada una de las uniones. La solución comienza con la aplicación de las ecuaciones de equilibrio (sumatorias defuerzas en cada una de las direcciones iguales a cero) a un nudo en el que se desconozcan como máximo dos fuerzas (tres fuerzas para armaduras espaciales). Este procedimiento se repite hasta que las fuerzas en todos los elementos de la armadura se han determinado. El método de las secciones se aplica cuando se desea encontrar la fuerza en muy pocos elementos de una armadura simple; se busca unasección que corte como máximo tres elementos de la armadura (y que incluya los elementos de interés) y se dibuja el diagrama de cuerpo libre de una de las dos porciones de la armadura. A este diagrama se le aplican las ecuaciones de equilibrio, lo cual permite hallar las fuerzas desconocidas.

ELEMENTOS BAJO CARGA AXIAL

Un elemento sometido a una carga axial P en un área transversal A estarásometido a un esfuerzo definido por

En unidades de sistema internacional, la carga está dada en Newtons (N), el área transversal en metros cuadrados (m2), y la unidad de esfuerzo obtenida se denomina Pascal (Pa). En sistema inglés, la carga está dada en libras fuerza (lb), el área transversal en pulgadas cuadradas (pulg2) y el esfuerzo se obtendrá en libras por pulgada cuadrada (psi, pound squareinch).

Figura 1.4. Alargamiento bajo carga axial.

Un elemento sometido a una carga axial sufrirá una deformación unitaria, o alargamiento por unidad de longitud, dado por

Siendo δel alargamiento sufrido por la barra bajo una carga axial de tensión. La deformación unitaria es una cantidad adimensional. Siempre que el esfuerzo axial al que está sometido el elemento no exceda su límite deproporcionalidad, el alargamiento que sufre se podrá calcular mediante

siendo E el módulo de elasticidad (o módulo de Young) del material constituyente de la barra. Para el acero, el valor típico de este módulo es de 200 GPa (29x106 psi). En la región elástica lineal, el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación, lo cual da origen a la ley de Hooke:

La deformación producida por la carga axial...