análisis de mecanica de materiales · pdf file1....
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1. CONFIGURACIÓN DE SOLID WORKS SIMULATION http://www.youtube.com/watch?v=vd-‐phP89U0Q
Para iniciar el proceso de análisis de Mecánica de Materiales, debe previamente haber creado la geometría.
Configure las unidades para realizar la geometría mediante las siguientes opciones:
• Herramientas – Opciones • ó haciendo clik en el ícono:
Active el módulo de simulación:
• Herramientas – Complementos – SolidWorks Simulation.
Configure las unidades y los resultados de la simulación mediante:
• Desplegable Simulación – opciones en este link se puede configurar: o Las unidades del análisis : unidades en que SolidWorks mostrará los resultados de
esfuerzos y deformaciones. o Carga: Símbolos de carga. o Malla: permite definir la calidad de la malla, los puntos jacobianos o Resultados: permite definir la carpeta donde SolidWorks guardara los resultados
de la simulación. o Trazado: Permite definir Anotaciones y las opciones del modo de trazado. Mostrar
la forma deformada ó no deformada, el factor de escala de la deformación, transparencia entre otras.
o Resultados del estudio estático: permite configurar los tipos de resultado para cada uno de los trazados y de acuerdo con esta selección definir los componentes de resultado: Von Mises, tensión en los ejes, tensiones principales (tensión = esfuerzo)
2. REALIZAR LA SIMULACIÓN.
Una vez activado el módulo de simulación y configurado SolidWorks Simulación, aparece el desplegable en el cual se puede configurar:
• Nombre del estudio: doble click sobre el nombre predeterminado.
• Conexiones entre piezas para el análisis de conjuntos. • Sujeciones: Restricciones al movimiento. • Cargas externas a las cuales esta sometido el conjunto o la
pieza a analizar. • Malla: configuración de la malla para realizar el modelo de
elementos finitos.
Ejemplo 3.4 del libro “Mecánica de Materiales” autor RUSELL C. HIBBELER. Octava edición. Pearson. 2011.
2.1 Definir las sujeciones Para realizar el análisis en SolidWorks se debe definir las sujeciones,
• Click derecho en sujeciones: aparecen las posibles sujeciones que son:
• Geometría fija: empotramiento restringe todos los grados de libertad de traslación y rotación, se puede aplicar en vértices, aristas o caras.
• Seleccionar la cara en la que está el empotramiento.
En el ejemplo se selecciona la cara posterior, las flechas indican restricción en la traslación y los círculos indican restricción en la rotación:
1.1 Definir Cargas. Click derecho cargas externas, seleccionar Fuerza. Se introduce el valor y el sentido de la fuerza.
2.1 Aplicar Material. Click derecho sobre el nombre de la pieza, seleccionar aplicar material.
Se puede seleccionar el material entre la biblioteca de materiales que tiene Solid Works, o se pueden crear materiales personalizados.
• Las propiedades del material en color rojo son necesarias. • Las propiedades del material en color azul pueden ser necesarias de acuerdo con tipos de
carga específicos.
En el ejemplo se va a crear un material personalizado: para lo cual de click derecho en la carpeta “materiales personalizados” y seleccione nueva categoría.
Para el ejemplo se toma el acero A-‐36 y se editan las propiedades que están en rojo.
En esta nueva categoría creada, copie y pegue un material de la biblioteca de materiales de SolidWorks. Estando en la categoría personalizada, se pueden editar las propiedades de los materiales.
• Módulo elástico 200GPa • Coeficiente de poisson 0.32 • Modulo cortante 75GPa
Click en aplicar.
Click en cerrar.
En el menú de simulación a lado del nombre de la pieza aparece el material asignado.
3.1 Crear Malla. La malla transforma la geometría en un modelo de elementos finitos, formado por elementos y nodos, para crear la malla haga Click derecho en malla, seleccionar crear malla.
• Densidad de la malla: permite definir el tamaño de los elementos que formaran la malla, cuanto más fina la malla más exacto el resultado, sin embargo en análisis complejos se requiere mayor capacidad de procesador.
• Malla estándar: crea elementos homogéneos en toda la pieza. • Malla basada en curvatura: permite un mallado más exacto cuando la pieza tiene
curvaturas con pequeños radios ó en caras curvas. • Unidades: define las unidades para el tamaño de los elementos en la malla. • Tamaño global: define el tamaño medio de los elementos, sólo esta disponible para la
malla estándar. • Transición automática: SolidWorks define de manera automática una malla más detallada
en curvas y redondeos. • Malla con calidad de borrador: la malla con calidad de borrador emplea elementos de
primer orden para realizar el modelo de elementos finitos. • Malla con calidad alta es la opción predeterminada, utiliza elementos de segundo orden. • Pruebas automáticas para el sólido: SolidWorks realiza un nuevo mallado de forma
automática sobre el mallado actual.
4.1 Solucionar el modelo. Una vez se ha definido completamente el modelo de elementos finitos, click derecho sobre el nombre del estudio y click en ejecutar.
ESFUERZOS. Se Muestran resultados de tensiones (esfuerzos) en el eje perpendicular a la sección transversal del modelo:
Para conocer los resultados en la cara donde se aplica la carga, en tensiones se da click derecho y se selecciona identificar valores,
• Se selecciona en entidades seleccionadas • Se selecciona la cara en donde esta aplicada la carga, click en
actualizar, aparece una lista de los nodos en la cara seleccionada y los valores de esfuerzo en cada nodo.
• Avg permite conocer el valor promedio del esfuerzo en la cara.
Este valor es el que se calculo manualmente.
DESPLAZAMIENTOS. Click derecho en resultados definir trazado de desplazamiento.
• Definir el desplazamiento en el eje perpendicular a la cara. • Definir las unidades del desplazamiento en en metros. • En opciones avanzadas se selecciona mostrar trazado
únicamente en entidades seleccionadas, se selecciona la cara 1 (en este ejemplo es la cara donde esta aplicada la carga)
• Click en aceptar
Como se observa en la figura, el desplazamiento δ en el eje Z, da un valor de 1.198 e -‐004 en metros, similar al 120 e-‐6 que es el calculado manualmente.
De la misma forma se procede para calcular los desplazamientos en el eje X y el eje y
DEFORMACIÓN UNITARIA. Click derecho en resultados definir trazado de deformaciones unitarias, click derecho seleccionar identificar valores , como se puede observar en el valor promedio, la deformación unitaria en Z da 7.9997e-‐5.
.
.
CREAR UN TRAZADO DE SECCIÓN
El trazado de sección se puede crear tanto para esfuerzos, desplazamientos y deformaciones. En el ejemplo se va a realizar para esfuerzos.
Click derecho en tensiones, del menú que aparece seleccione cortar, aparecerá el siguiente menú desplegable:
1. Seleccionar la vista a partir del cual se crea el corte de sección.
REALIZAR EL EJERCICIO F3-‐14 / 3-‐26 / 329 ESTE DEFINIENDO EL MATERIAL.
