diseÑo de una mensula mediante el algoritmo computacional ansys
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GUIA BASICA DEL DISEÑO "CAD" Y "CAE" (DISEÑO E INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADORA) PARA UNA MENSULA ESPECIAL.TRANSCRIPT
diseñeo de una mensula mediante el algoritmo
conputacional ansys
Diseño de una mensula de carga especial mediante el algoritmo computacional ANSYS paso a paso dando cargas y soportes
Diseño, Análisis de cargasy esfuerzos.
DISEÑO E INGENIERÍA ASISTIDO POR COMPUTADORAProyecto Equipo No. 1
OBJETIVO
Analizar mediante elementos finitos (ansys inc.) la estructura de una mensula, se llevara a cabo el análisis estatico y nodal, se determinara el comportamiento de la estructura de la pieza.
Aprender a utilizar un algoritmo computacional de elementos finitos (Ansys) en el que empleara tanto el diseño asistido por computadora (CAD) como la ingeniería asistida por computadora (CAE).
JUSTIFICACION
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En la actualidad el uso de mensulas en el campo de la industria es de buena importancia, ya que estas son capazes de sostener objetos según sus limites de resistencia.
El análisis es de vital importancia para conocer los valores de esfuerzos máximos en los que operara de forma normal, y si esta trabaja en forma anormal saber cual es el limite de carga antes de llegar a su fractura, todo esto con ayuda de herramientas computacionales.
METODOLOGIA
Seleccionar una mensula a modelar, esta debe seleccionarse según las capacidades del diseñador.
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Al tener seleccionada la mensula se procede a cuantificar medidas para obtener resultados coherentes y mas precisos.
Antes de empezar a modelar considera las partes principales que sufren los esfuerzos para que el modelo sea de menor dificultad al modelar.
Una vez obtenidas las partes principales de la mensula, empezar el modelado en el algoritmo computacional:
Preprocessor: selección de materiales, modelado, mallado.
Solve: aplicación de cargas y apoyos, solucionar mallas.
General postproc: presentación de resultados
Obtener conclusiones.
METAS
-Desarrollar conocimientos básicos para trabajar en el entorno del algoritmo Ansys®
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-Aplicar los conocimientos obtenidos en diseño mecanico, para establecer tanto materiales y condiciones de cargas que se aplican en un cuerpo.
-Obtener resultados realistas del comportamiento de una pieza mecanica para su aplicación en ámbitos industriales.
-Dar limites de carga de mensula para usarlas con seguridad y estas tengan mas vida útil, esto reducirá costos de mantenimiento.
DESARROLLO
1.- seleccionar el tipo de análisis
MENU/PREFERENCES
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EN LA VENTANA QUE SE DESPLIEGA CLICAMOS SOBRE LA CASILLA DE “STRUCTURAL” Y LUEGO CLICK EN “OK”
2.- seleccionar el tipo de material
PREPROCESSOR/ELEMENT TYPE/ADD-EDIT-DELETE
EN LA VENTANA QUE APARESCA SELECCIONAR: ADD… EN LA SEGUNDA VENTANA SELECCIONAR :
SHELL/ELEASTIC 4 NODES 63 OK Y LUEGO CLOSE
3.- determinar el espesor del material en constantes reales
PREPROCESSOR/REAL CONSTANTS/ADD-EDIT-DELETE
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EN LA VENTANA ADD… EN LA MISMA OK Y SE ABRIRA UNA VENTANA EN LA QUE ESCRIBIREMOS 2 COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA, OK, Y DESPUES CLOSE
4.- definir el material a utilizar:
PREPROCESSOR/MATERIAL PROPS/MATERIAL MODEL…
STRUCTURAL-LINEAR-ELASTIC-ISOTROPIC
ESCRIBIMOS EN EX=7.2E4 PRXY=.33 OK Y LUEGO CERRAR VENTANA
5.- crear los puntos que regirán al modelo
MENU/PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/KEYPOINST/IN ACTIVE CS
1 -50.00000 0.000000 -50.00000 APPLY 2 50.00000 0.000000 -50.00000 APPLY 3 50.00000 0.000000 50.00000 APPLY 4 -50.00000 0.000000 50.00000 APPLY 5 -50.00000 -50.00000 50.00000 APPLY 6 50.00000 -50.00000 50.00000 OK………………VISTA ISOMETRICA PARA APRESIAR LOS PUNTOS
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6.- unir los puntos por medio de lineas con el siguiente comando:
MENU/ PREPROCESSOR/ MODELING/ CREATE/ LINES/ LINES/ STRAIGHT LINE
PINCANDO DE PUNTO A PUNTO
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7.- crear un radio de filete en las líneas con el siguiente comando:
MENU/ PREPROCESSOR/ MODELING/ CREATE/ LINES/ LINE FILLET
SELECCIONAR DOS LINEAS Y CLICK EN APPLY
8.- CREAR AREAS
PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/AREAS/ARBITRARY/BY LINES…
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SELECCIONAR LAS 6 LINEAS QUE CON FORMARAN EL AREA (4 RECTAS, 2 CURVAS)
9.- cambio de sistemas de coordenadas global al WP
WORKPLANE/CHANGE ACTIVE CS TO/WORKING PLANE…
WORKPLANE/DISPLAY WORKING PLANE
WORKPLANE/OFFSET WP BY INCREMENTS…
10.- crear el area del circulo central
PREPROCESSOR/MODELING/CRATE/AREAS/CIRCLE/SOLID CIRCLE
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WPX=0
WPY=0
RADIOUS=30
OK
11.- restar el area creada
OPERATE/BOOLEANS/SUBSTRACT/AREAS
SELECCIONAR RECTANGULO-OK
SELECCIONAR CIRCULO-OK
12.- colocar WP segun 3 puntos para generar los otros taladros
WORKPLANE/ALIGN WP WITH/KEYPOINTS
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A) SELECCIONAR KP NUEVO ORIGEN DE COODENADASB) SELECCIONAR KP PARA XC) SELECCIONAR KP PARA Y
OK
13.- crear las areas en las que se atornillara la pieza
PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/AREAS/CIRCLE/SOLID CIRCLE
WPX=20
WPY=0
RADIOUS=10
OK
14.- COPIAR EL AREA RECIEN CREADA
PREPROCESSOR/MODELING/COPY/AREAS
SELECCIONAMOS EL CIRCULO Y OK EN LA VENTANA QUE SE ABRE ESCRIBIR 60 EN DX
15.- RESTAR LAS AREAS RECIEN CREADAS
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OPERATE/BOOLEANS/SUBSTRACT/AREAS
SELECCIONAR RECTANGULO-OK
SELECCIONAR LOS CIRCULOS-OK
16.- COLOCAR WP COINCIDENTE EN EL SISTEMA DE COORDENADAS GLOBAL Y TRASLADARLO AL CUADRO DEL CIRCULO MAYOR
WORPLANE/ALIGN WP WITH/GLOBAL CARTESIAN
WORKPLANE/OFFSET WP TO/KEYPOINTS
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17.- crear un punto que definira la altura del cilindro
PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/KEYPOINTS/IN ACTIVE CS
0,0,60---------OK
18.- crear la linea entre el WP y el punto creado
PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/LINES/LINES/STRAIGHT LINE
19.- extruir el circulo a lo largo de la linea
PREPROCESSOR/OPERATE/EXTRUDE/LINES/ALONG LINES…
SELECCIONAR LAS CUATRO LINEAS QUE DEFINEN EL CIRCULO---OK
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SELECCIONAR LA LINEA CREADA—OK
20.- crear la deformacion de el cilindro
Cambiar el plano de trabajo
WORKPLANE/OFFSET WP BY INCREMENST
SUBIR A 10 EN SNAP Y PICAR 30 VECES EN +Z
21.- CREAR UNA ESFERA
PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/VOLUMES/SPHERE/SOLID SPHERE
X=0
Y=0
RADIOUS=5
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OK
22.- DIVIDIR AREA POR VOLUMEN
PREPROCESSOR/MODELING/OPERATE/BOOLEANS/DIVIDE/WITH OPTIONS/AREA BY VOLUME
PICAR LAS DOS AREAS DEL CILINDRO EN LAS QUE SE ENCUENTRA LA ESFERA ----OK
PICAR LA ESFERA---OK
EN LA VENTANA QUE APARESCA ----OK
23.- PEGAR TODAS LA AREAS PARA QUE FUNCIONEN COMO UNA SOLA ENTIDAD
PREPROCESSOR/MODELING/OPERATE/BOOLEANS/GLUE/AREAS… PICK ALL----OK
24.- MALLADO
PREPROCESSOR/MESHING/MESH TOOL
EN LA VENTANA:
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LINES---SET
PICAR LAS 12 LINEAS DE EL CILINDRO---APPLY
EN LA VENTANA QUE SE ABRE INDICAR EN NDIV 20 Y QUITAR EL YES----APPLY
PICAR LAS 4 LINEAS DE FILETE----APPLY
NDIV=5---APPLY
PICAR LAS 7 LINEAS RESTANTES---OK
NDIV=10---OK
EN LA VENTANA MESH TOOL----MESH----PICK ALL
25.- APLICAR LOS APOYOS
LOADS/DEFINE LOADS/APPLY/STRUCTURAL/DISPLACEMENT/ON LINES ----SELECCIONAR LAS 4 LINEAS EN CADA UNO DE LOS TALADROS (AGUJEROS PEQUEÑOS)
EN LA VENTANA QUE APARESCA SELECCIONAR ALL DOF Y OK
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26.- APLICAR FUERZAS
LOADS/DEFINE LOADS/APPLY/STRUCTURAL/FORCE-MOMENT/ON KEYPOINST
SELECCIONAR EL PUNTO DEL CILINDRO SOBRE EL QUE ESTA EL DEFECTO---OK
SELECCIONAR EN DIRECCION DE LA FUERZA: FZ
VALOR : -500
27.- RESOLVER:
SOLUTION/SOLVE/CURRENT LS
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RESULTADO
A continuación se muestran los resultados obtenidos después de que el software resolviera las mallas.
Esfuerzos de los desplazamientos
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Esfuerzos de von-misses
ESFUERZOS EN DESPLAZAMIENTOS CON CARGA DE -1000 N
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ESFUERZOS DE VON-MISSES CON CARGA DE -1000 N
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ESFUERZOS EN DESPLAZAMIENTOS SIN DEFECTO CON CARGA DE -600 N
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ESFUERZOS DE VON-MISSES SIN DEFECTO CON CARGA DE -600 N
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CONCLUSIONES
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Para una larga vida útil de una mensula es necesario utilizarla bajo cargas limites, para que esta no sufra deformaciones respecto a la elasticidad y plasticidad del material con el que están constituidas, el crear reforzamientos entre esquinas es una buena opción para reducir los esfuerzos producidos.
9.- REFERENCIAS (formato APA)
-ANSYS(R) Product Launcher Release 11.0 (Build: 2007.0110)
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- McCormac,J (2002) diseño de estructuras de acero
Edit.Alfaomega,
O
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ANÁLISIS DE UNA MENSULA POR
ELEMENTOS FINITOS
MARTINEZ TORRES JUAN CARLOS
MEDINA MONTERO LEYDI LAURA
SASTRE CASTRO JULIO CESAR
SOSA SOLIS CARLOS