analisisengranajes

45
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ESCUELA POLITECNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERIA MECANICA CARRERA DE INGENIERIA MECANICA ANÁLISIS TENSIONAL EN TRANSMISIONES DE ANÁLISIS TENSIONAL EN TRANSMISIONES DE ENGRANAJES RECTOS MEDIANTE EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS DIRECTOR: Iván Zambrano Orejuela Gamboa Mariño Henrry Wilfrido Gamboa Mariño Henrry Wilfrido Vistín Guilcapi Diego Rodolfo Mayo - 2009

Upload: carlos-alfredo-zhigui-loja

Post on 04-Sep-2015

213 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Manejo de Ansys

TRANSCRIPT

  • ESCUELA POLITECNICA NACIONALESCUELA POLITECNICA NACIONAL

    CARRERA DE INGENIERIA MECANICACARRERA DE INGENIERIA MECANICA

    ANLISIS TENSIONAL EN TRANSMISIONES DEANLISIS TENSIONAL EN TRANSMISIONES DE ENGRANAJES RECTOS MEDIANTE EL METODO

    DE LOS ELEMENTOS FINITOS

    DIRECTOR: Ivn Zambrano Orejuela

    Gamboa Mario Henrry WilfridoGamboa Mario Henrry WilfridoVistn Guilcapi Diego Rodolfo

    Mayo - 2009

  • ANLISIS TENSIONAL EN TRANSMISIONES DE ENGRANAJES RECTOS MEDIANTE EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

    OBJETIVO PRINCIPAL.

    Aplicacin del mtodo de los elementos finitos para ladeterminacin de tensiones generadas en sistemas de transmisinde engranajes rectos de una sola etapa.

  • OBJETIVOS SECUNDARIOS

    Aplicar los conocimientos adquiridos en la Carrera deIngeniera Mecnica para el diseo de elementos de

    i i d itransmisin de potencia.

    Determinar los esfuerzos bajo los cuales se encuentratid l d t l li i d lsometido el engrane durante la aplicacin de la carga.

    Familiarizarse con el uso de paquetes informticosl d l di i l i d iempleados para el diseo y simulacin de mecanismos

    en Ingeniera Mecnica.

    A h l t j d l l t d d l Aprovechar las ventajas de emplear el mtodo de loselementos finitos para el diseo de sistemas ymecanismos.

  • ALCANCES DEL PROYECTO

    Comprender detallada y sistemticamente la aplicacin delmtodo de los elementos finitos para el diseo en Ingenieramtodo de los elementos finitos para el diseo en IngenieraMecnica.

    Comparar los resultados de los esfuerzos producidos en el Comparar los resultados de los esfuerzos producidos en elengranaje durante la aplicacin de carga, obtenidos de formaanaltica y por el mtodo de los elementos finitos.

    Fortalecer e implementar los conocimientos adquiridos sobreel mtodo de los elementos finitos y su aplicacin en eldiseo.

  • PRESENTACINPRESENTACIN

    En la actualidad, debido a la situacin econmica del pas laindustria ecuatoriana afronta nuevos desafos lo cual conlleva aindustria ecuatoriana afronta nuevos desafos, lo cual conlleva aque el sector productivo se torne competitivo y capaz de superarlos retos que exige la globalizacin, para esto se torna prioritario

    l d di d i l irenovar los procesos de diseo y produccin, los mismos quedeben ser resueltos con rapidez y eficiencia.

    Es en este punto en que las nuevas metodologas de diseo,concretamente el Mtodo de los Elementos Finitos, permiteobtener resultados muy aceptables en tiempos reducidos y conobtener resultados muy aceptables, en tiempos reducidos y conmenores costos.

  • DESARROLLO DEL PROYECTO

    El proyecto consiste en realizar un anlisis comparativo de esfuerzosp y pgenerados en el diente bajo la accin de cargas de trabajo en unsistema de transmisin de engranes rectos.

    El anlisis se lo efecta entre los resultados obtenidos mediante eldiseo analtico y los generados por la herramienta computacionalbasada en el mtodo de los elementos finitos (GID 7.2).

  • METODOLOGAMETODOLOGA

    El t d li bEl proyecto se despliega en baseal diseo de un engrane recto, apartir del cual se varan losparmetros de diseo previamente

    DISEO ANALITICO

    parmetros de diseo previamenteestablecidos y cuyos resultadossern comparados con losobtenidos de la simulacin en el

    t i l GID 7 2

    SIMULACION CON VARIACION DE LOS

    programa computacional GID 7.2.

    De esta manera es posible mostrarl lid d l t d l d

    PARAMETROS

    la validez de la metodologa dediseo y a su vez observar elcomportamiento del engranefrente a la accin de cargas de

    ANALISIS COMPARATIVO DE

    RESULTADOSfrente a la accin de cargas detrabajo.

    RESULTADOS

  • INTRODUCCIONINTRODUCCION

    Engranes:Engranes:

    Son elementos mecnicos dentados que rotan alrededor de un eje, con lafinalidad de transmitir potencia entre dos ejes fijos y a una distanciafinalidad de transmitir potencia entre dos ejes fijos y a una distanciadeterminada.

    Los engranes rectos tienen gran aplicacin en la industria debido a variasLos engranes rectos tienen gran aplicacin en la industria debido a variasventajas:

    Facilidad de fabricacinFacilidad de fabricacin.

    La variacin de distancia entre centrosno produce errores de transmisinno produce errores de transmisin.

  • E f d C t t Fl i EEsfuerzos de Contacto y Flexin en Engranes

    El anlisis de esfuerzos generados en el diente se lo realiza conbase a tres tipos de falla posibles:base a tres tipos de falla posibles:

    F ll i d bid f fl i Falla esttica debida a esfuerzos por flexin

    Falla por fatiga debida a esfuerzos por flexin

    Falla por fatiga en la superficie, derivadade esfuerzos de contacto o hertzianos.

  • DISEO ANALTICODISEO ANALTICO

    Datos iniciales para la transmisin.p

    = 20

    n1= 1725 rpm

    20

    H = 10 [hp]

    mG = 2:1

    Henrry GamboaDiego Vistn

  • DISEO ANALTICODISEO ANALTICO

    Considerando un mdulo de m = 3 y Z1 = 18, se obtienen lossiguientes resultados.

    Esfuerzo a Flexin:7.82x107 [Pa][ ]

    Esfuerzo Superficial: 6 59x108 [Pa] Esfuerzo Superficial: 6.59x108 [Pa]

    Henrry GamboaDiego Vistn

  • GENERALIDADES DE GID.GENERALIDADES DE GID.

    En el presente proyecto se trabaja con el software GID y susrespectivos mdulos Ramsolid y Calsef que poseen o tienen lasherramientas bsicas que interesan en el anlisis de esteproyecto.p y

    El GID es una interface grfica interactiva por definicin,diseado para la preparacin y visualizacin de todo tipo dediseado para la preparacin y visualizacin de todo tipo dedatos relacionados con simulacin numrica. Estos datosincluyen, definicin de geometra, material, condiciones desolucin y otros parmetros generando una malla desolucin, y otros parmetros, generando una malla deelementos finitos que luego son ensamblados y resueltos comoun todo.

  • PREPROCESO (Generacin del Modelo)( )

    1. Trabajo por capas (auxiliares y perfil)

    El objetivo de este paso es trabajar con entidadesde varias capas con mayor facilidad.

    2. Creacin del perfil y superficie.

    Creacin de la circunferencia de fondo,circunferencia base, circunferencia de paso,y circunferencia exterior.y

  • Creacin del Perfil del engrane

    Creacin de una lnea tangente a la circunferencia base a partir dela cual se generar el perfil de evolvente.

    Rotacin con copia de 2 y 2 grados de la lnea tangente Rotacin con copia de 2 y -2 grados de la lnea tangente.

    Figura 1. Resultado de la rotacin con copia de lnea auxiliar

  • Divisin de las lneas a una distancia relativa para crear los puntos de

    Creacin del Perfil del engrane Divisin de las lneas a una distancia relativa para crear los puntos de

    la evolvente.

    DISTANCIA RELATIVA

    0,8593964503

    0,9115147932

    0,9636331361

    VALORN

    0,6509230777

    0,7030414206

    0,7551597635

    0,8072781074

    0,44244970411

    0,49456804710

    0,5466863919

    0,5988047348

    0,23397633115

    0,28609467514

    0,33821301813

    0,39033136112

    Figura 2. Divisin de lneas auxiliares (generacin de los

    puntos de la evolvente)0,025502959190,07762130218

    0,12973964517

    0,18185798816

    puntos de la evolvente)Tabla 1. Distancia relativa de divisin de lneas auxiliares

  • Creacin del Perfil del engrane

    Creacin del arco de entalle y la lnea radial en puntos especficos. Unin de los puntos de la evolvente mediante una NURBS line.

    Figura 3. Perfil de evolvente.

  • Perfil del diente generado con True Gear

    Creacin del Perfil del engrane Perfil del diente generado con True Gear Envolvente generada con rutina de AutoLisp Perfiles del diente coinciden con los dos `procedimientos

    Figura 4. Dientes del engrane.

  • Copia con mirror del perfil

    Creacin del Perfil del engrane Copia con mirror del perfil. Interseccin entre lneas para determinar la lnea exterior del diente. Copia con rotacin del diente.

    Figura 4.1 Dientes del engrane.

  • Creacin del Perfil del engrane

    Eliminacin de lneas auxiliares. Creacin de superficie.

    Figura 5. Perfil del engrane.Figura 5. Perfil del engrane.

  • Creacin del Perfil del engrane

    3. Creacin del agujero4. Copia con extrusin del la superficie del engrane con agujero.

    Figura 7. Modelo generadoFigura 6. Superficie con agujero

  • PREPROCESO (Definicin del Problema: Materiales y Condiciones)Materiales y Condiciones)

    1. Restringir la superficie del agujerog p g j

    Figura 8. Ventana Constraints. Figura 9. Superficie restringida

  • PREPROCESO (Definicin del Problema: Materiales y Condiciones)

    2. Aadir la carga a la superficie de contacto

    Materiales y Condiciones)

    2b

    Figura 10. Ventana de asignacinde carga Figura 11. Superficie del diente que recibe presin ( ) ( ) 222121 /1/12 EEFb + ( ) ( )( ) ( )21 2211 /1/1 ddlb +=

  • PREPROCESO (Definicin del Problema: Materiales y Condiciones)

    3. Establecer las propiedades del material y datos del problema

    Materiales y Condiciones)

    p p y p

    Figura 12. Ventada de propiedadesdel material

    Figura 13. Datos del Problema

  • Generacin de la Malla y Clculo

    El siguiente paso es generar la malla y as dividir la pieza en elementosde fcil anlisis que luego son ensamblados para determinar sude fcil anlisis que luego son ensamblados para determinar sucomportamiento global.

    Figura 15. Concentracin de elementosen la superficie

    Figura 14. Mallado de la pieza conopciones por defecto

  • Postproceso de la Pieza

    Una vez realizado el clculo, se puede iniciar el anlisis de postproceso. Elpostproceso de GiD 7.2 permite la visualizacin de los resultados obtenidosd i f i f ilid d l l bt id dde varias formas para as apreciar con facilidad los valores obtenidos detensiones.

    Figura 16 Visualizacin del clculo de Esfuerzoscon la opcin Conto r Fillcon la opcin Contour Fill.

  • ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS CON VARIACION EN LOS

    PARAMETROS DE DISEO

    El tipo de anlisis que se realiza a continuacin se basa en la variacinEl tipo de anlisis que se realiza a continuacin se basa en la variacinde los parmetros de diseo de un sistema de transmisin de potenciade engranes rectos, y as obtener resultados mediante el mtodo del t fi it li d li t di delementos finitos, que sern analizados para realizar su estudio de

    tensiones en el elemento.

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOSMdulo: m = 3Carga aplicada en la superficie 1 del diente

    Esfuerzo Admisible.

    [] = 296.5 [MPa][MPa]73.898=HS

    FIGURA 17. Anlisis de esfuerzos generados en el engrane con la cargaaplicada en la superficie 1 del diente

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOSMdulo: m = 3Carga aplicada en la superficie 20 del diente

    E f Ad i iblEsfuerzo Admisible.

    [] = 296.5 [MPa][MPa]73.898=HS [MPa]73.898HS

    FIGURA 18. Anlisis de esfuerzos generados en el engrane con la cargaaplicada en la superficie 20 del diente

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOSMdulo: m = 3Carga aplicada en la superficie 40 del diente

    E f Ad i iblEsfuerzo Admisible.

    [] = 296.5 [MPa][MPa]73.898=HS [MPa]73.898HS

    FIGURA 19. Anlisis de esfuerzos generados en el engrane con la cargaaplicada en la superficie 40 del dienteaplicada en la superficie 40 del diente

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOSMdulo: m = 3Carga aplicada en la punta del diente

    E f Ad i iblEsfuerzo Admisible.

    [] = 296.5 [MPa][MPa]73.898=HS [MPa]73.898HS

    FIGURA 19 Anlisis de esfuerzos generados en el engrane con la cargaFIGURA 19. Anlisis de esfuerzos generados en el engrane con la cargaaplicada en la punta del diente

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOS

    Esfuerzos Superficiales Esfuerzos a Flexin

    8 50E+07

    Mdulo: m = 3

    1,80E+08

    2,00E+08

    2,20E+08

    2,40E+08

    r

    z

    o

    [

    P

    a

    ]

    5 50E+07

    6,50E+07

    7,50E+07

    8,50E+07

    z

    o

    [

    P

    a

    ]

    1,00E+08

    1,20E+08

    1,40E+08

    1,60E+08

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    2,50E+07

    3,50E+07

    4,50E+07

    5,50E+07

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    1,00E 080 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

    Superficie

    2,50E 0715 20 25 30 35 40 45 50 55 60

    Superficie

    Figura 17. Esfuerzos Superficialesobtenidos con mdulo 3

    Figura 18. Esfuerzos a Flexinobtenidos con mdulo 3obtenidos con mdulo 3. obtenidos con mdulo 3.

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOS

    Esfuerzos Superficiales4,00E+08

    Esfuerzos a Flexin1,40E+08

    Mdulo: m = 2.5

    3,00E+08

    3,20E+08

    3,40E+08

    3,60E+08

    3,80E+08

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    9 00E+07

    1,00E+081,10E+08

    1,20E+081,30E+08

    ,

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    2,40E+08

    2,60E+08

    2,80E+08

    3,00E 08

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Superficie

    E

    s

    6,00E+077,00E+07

    8,00E+079,00E+07

    10 15 20 25 30 35 40 45Sperficie

    E

    s

    f

    u

    Superficie Sperficie

    Figura 19. Esfuerzos Superficialesobtenidos con mdulo 2.5.

    Figura 20. Esfuerzos a Flexinobtenidos con mdulo 2.5.

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOS

    Esfuerzos Superficiales

    5,00E+08

    Esfuerzos a Flexin

    2,10E+08

    Mdulo: m = 2

    3 50E+08

    4,00E+08

    4,50E+08

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    1,50E+08

    1,70E+08

    1,90E+08

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    2,50E+08

    3,00E+08

    3,50E+08

    0 5 10 15 20 25 30

    E

    s

    f

    u

    9,00E+07

    1,10E+08

    1,30E+08

    5 10 15 20 25 30

    E

    s

    f

    u

    Superficie Sperficie

    Figura 21. Esfuerzos Superficialesobtenidos con mdulo 2.

    Figura 22. Esfuerzos a Flexinobtenidos con mdulo 2.

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOS

    Esfuerzos Superficiales

    1 80E+08

    Esfuerzos a Flexin

    3 10E+07

    Mdulo: m = 4

    1,40E+08

    1,50E+08

    1,60E+08

    1,70E+08

    1,80E+08

    e

    r

    z

    o

    [

    P

    a

    ]

    2,10E+072,30E+072,50E+072,70E+072,90E+073,10E+07

    r

    z

    o

    [

    P

    a

    ]

    1,00E+08

    1,10E+08

    1,20E+08

    1,30E+08

    E

    s

    f

    u

    e

    1,10E+071,30E+071,50E+071,70E+071,90E+07

    ,

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Superficie

    20 30 40 50 60 70 80 90 100Superficie

    Figura 23. Esfuerzos Superficialesobtenidos con mdulo 4.

    Figura 24. Esfuerzos a Flexinobtenidos con mdulo 4.obtenidos con mdulo 4. obtenidos con mdulo 4.

  • ANALISIS GENERAL DE RESULTADOS

    Esfuerzos Superficiales1,20E+08

    Esfuerzos a Flexin1,70E+07

    Mdulo: m = 5

    8,00E+07

    9,00E+07

    1,00E+08

    1,10E+08

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    1,20E+07

    1,30E+07

    1,40E+07

    1,50E+07

    1,60E+07

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    6,00E+07

    7,00E+07

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Superficie

    E

    s

    1,00E+07

    1,10E+07

    , 0 0

    30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Superficiales

    Figura 25. Esfuerzos Superficialesobtenidos con mdulo 5.

    Figura 26. Esfuerzos a Flexinobtenidos con mdulo 5.

  • ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

    VARIACIONES DEL MODULO ( )

    1,91E+082,68E+084,33E+081,22E+092GiDAGMAGiDAnaltico

    Esfuerzos a FlexinEsfuerzos SuperficialesMdulo

    VARIACIONES DEL MODULO (m)

    1 52E+072 05E+071 08E+083 38E+0853,01E+073,81E+071,74E+084,60E+0847,48E+077,82E+072,31E+086,59E+0831,26E+081,57E+083,56E+089,35E+082,5,,,,

    1,52E+072,05E+071,08E+083,38E+085

    Tabla 2. Esfuerzos obtenidos mediante la variacin del mdulo

    ESFUERZOS SUPERFICIALES CON VARIACIONES DEL MODULO1 40E+09

    ESFUERZOS A FLEXION CON VARIACIONES DEL MODULO3 00E+08

    6,00E+08

    8,00E+08

    1,00E+09

    1,20E+09

    1,40E+09

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    1,50E+08

    2,00E+08

    2,50E+08

    3,00E+08

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    0,00E+00

    2,00E+08

    4,00E+08

    6,00 08

    1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

    E

    s

    f

    u

    e

    0,00E+00

    5,00E+07

    1,00E+08

    1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

    E

    s

    f

    u

    e

    Mdulo

    METODO ANALITICO MEDIANTE GID

    Mdulo

    METODO ANALITICO MEDIANTE GID

    Figura 27. Esfuerzos Superficialescon ariaciones del md lo

    Figura 28. Esfuerzos a Flexincon ariaciones del md locon variaciones del mdulo. con variaciones del mdulo.

  • ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

    VARIACIONES DEL ANCHO DE CARA DE LA SUPERFICIE (2b)

    6 28E+072 63E+08b 10%6,54E+072,96E+08b-20%

    Esfuerzos a flexinEsfuerzos superficialesSemiancho de cara b

    VARIACIONES DEL ANCHO DE CARA DE LA SUPERFICIE (2b)

    6,17E+072,01E+08b+20%6,22E+071,96E+08b+10%7,48E+072,31E+08b=Frmula6,28E+072,63E+08b-10%

    ( ) ( )

    2b

    Tabla 3. Esfuerzos obtenidos al variar el semiancho de cara de la superficie de contacto b

    ( ) ( )( ) ( )21

    22

    212

    1

    /1/1/1/12

    ddEE

    lFb +

    += ESFUERZOS SUPERFICIALES CON VARIACIONES DEL

    SEMIANCHO DE CARA b

    3,00E+08

    3,50E+08

    [

    P

    a

    ]

    ESFUERZOS A FLEXION CON VARIACIONES DEL SEMIANCHO DE CARA b

    9,00E+07

    1,40E+08

    [

    P

    a

    ]

    1,50E+08

    2,00E+08

    2,50E+08

    -30 -20 -10 0 10 20 30

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    -1,00E+07

    4,00E+07

    ,

    30 20 10 0 10 20 30

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    -30 -20 -10 0 10 20 30

    Incremento del semiancho de cara b (%)

    MEDIANTE GID

    -30 -20 -10 0 10 20 30

    Incremento del semiancho de cara b (%)

    MEDIANTE GID

    Figura 29. Esfuerzos superficiales con Figura 30. Esfuerzos a flexin conFigura 29. Esfuerzos superficiales con variaciones del semiancho de cara b.

    Figura 30. Esfuerzos a flexin con variaciones del semiancho de cara b.

  • ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

    VARIACIONES DEL ANCHO DE CARA DEL DIENTE (F)

    GiDAGMAGiDAnalticoEsfuerzos a flexinEsfuerzos superficialesAncho de

    caraF

    VARIACIONES DEL ANCHO DE CARA DEL DIENTE (F)

    6,47E+076,70E+072,18E+086,10E+08F=14m7,48E+077,82E+072,31E+086,59E+08F=12m9,57E+071,04E+082,61E+087,61E+08F=9m

    GiDAGMAGiDAnaltico

    Tabla 4. Esfuerzos obtenidos al variar el ancho de cara del diente F

    ESFUERZOS SUPERFICIALES ESFUERZOS A FLEXION

    4 50E+08

    5,50E+086,50E+087,50E+088,50E+08

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    6,00E+07

    8,00E+07

    1,00E+08

    1,20E+08

    r

    z

    o

    s

    [

    P

    a

    ]

    1,50E+082,50E+083,50E+084,50E+08

    8 9 10 11 12 13 14 15

    Variaciones del ancho de cara F

    E

    s

    f

    u

    e

    0,00E+00

    2,00E+07

    4,00E+07

    8 9 10 11 12 13 14 15

    Variaciones del ancho de cara F

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    Variaciones del ancho de cara F

    MEDIANTE GID METODO ANALITICO

    Variaciones del ancho de cara F

    MEDIANTE GID METODO ANALITICO

    Figura 31. Esfuerzos superficiales al variar el ancho de cara del diente F

    Figura 32. Esfuerzos a flexin al variar el ancho de cara del diente Fvariar el ancho de cara del diente F variar el ancho de cara del diente F

  • ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

    VARIACION DE LAS CONDICIONES DE MALLADO

    Esfuerzos a flexin

    Esfuerzos superficiales

    Superficies aledaas

    Superficie de aplicacin de la

    cargaREFINAMIENTO N

    VARIACION DE LAS CONDICIONES DE MALLADO

    3,4864E+072,2505E+080,00050,00053

    2,9791E+072,2405E+080,00080,000521,8865E+072,2697E+080,00460,0011

    pcarga

    7,4794E+072,3139E+080.00040,000454,5495E+072,2807E+080,00030,00054

    Tabla 5. Resultados obtenidos al variar las condiciones de mallado

    ESFUERZOS SUPERFICIALES CON DIFERENTES TAMAOS DE MALLA

    2,3000E+08

    2,3200E+08

    P

    a

    ]

    ESFUERZOS A FLEXION CON DIFERENTES TAMAOS DE MALLA

    6,0000E+077,0000E+078,0000E+07

    P

    a

    ]

    2 2200E+08

    2,2400E+08

    2,2600E+08

    2,2800E+08

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    1,0000E+072,0000E+073,0000E+074,0000E+075,0000E+07

    E

    s

    f

    u

    e

    r

    z

    o

    s

    [

    2,2200E+080 1 2 3 4 5 6

    Refinamiento

    0,0000E+000 1 2 3 4 5 6

    Refinamiento

    Figura 33 Esfuerzos superficiales con Figura 34 Esfuerzos a flexin conFigura 33. Esfuerzos superficiales condiferentes tamaos de malla

    Figura 34. Esfuerzos a flexin con diferentes tamaos de malla

  • ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

    APLICACIN DE LA CARGA EN DOS DIENTES

    Esfuerzos a fl i

    Esfuerzos fi i l

    Diente N

    APLICACIN DE LA CARGA EN DOS DIENTES

    1,37E+077,34E+072

    2,28E+071,15E+081

    flexinsuperficialesN

    Tabla 6 Resultados obtenidos al aplicar la carga en dos dientes

    Figura 34. Detalle del anlisis de esfuerzos sobre dos dientes

  • CONCLUSIONES

    Los resultados que se obtiene mediante el Mtodo de los Elementos Finitos sonlo suficientemente aproximados a la realidad cuya precisin depende dello suficientemente aproximados a la realidad, cuya precisin depende deltamao y tipo de elementos que se empleen para llevar a cabo la discretizacindel modelo a analizar; debe considerarse adems que los concentradores deesfuerzos y las zonas afectadas por la carga deben ser ms refinados.

    Los resultados presentados muestran que los valores de esfuerzos obtenidosmediante la aplicacin del software, son menores a los obtenidos

    lti t t d b l ft i f t danalticamente, esto se debe a que el software no asume ningn factor dediseo.

    El Mtodo de los Elementos Finitos es una herramienta muy poderosa que El Mtodo de los Elementos Finitos es una herramienta muy poderosa quepermite realizar diversos anlisis con gran facilidad y adems proporciona losresultados mediante colores, lo cual permite visualizar y entender mejor elcomportamiento del sistema de anlisis. De esta manera se realiza un estudiopiterativo y eficiente, haciendo posible a su vez la variacin de parmetros parafines de comprobacin.

  • CONCLUSIONES

    Del anlisis de resultados, se comprueba a cabalidad que los vrtices sonconcentradores de esfuerzos los mismos que se ubican en todo el perfil delconcentradores de esfuerzos, los mismos que se ubican en todo el perfil deldiente y cuyos efectos se evidencian fcilmente en el anlisis computacional, locual no es posible mediante el diseo tradicional.

    Especficamente, en el presente anlisis se puede apreciar mediante lautilizacin del software, los esfuerzos Hertzianos existentes, y as presentar alcliente o a personas con poco conocimiento del tema que el diseo es una fase

    i t t l MEF it i lt d f ilid dmuy importante y que el MEF permite apreciar resultados con gran facilidad,ganando as mercado y siendo ms competitivos.

    L d h b d ll d l t t d bid l Luego de haber desarrollado el presente proyecto, y debido a que para elpresente anlisis fue necesaria una herramienta computacional, se puedeexponer, que el software utilizado presenta ciertas dificultades, ya que no existeuna compatibilidad perfecta con el software AutoCad para realizar importacionesp p p pdel elemento por lo que se recurri a realizar el modelado en el mismo GID.

  • RECOMENDACIONES

    Puesto que el software presenta ciertas dificultades de discretizacin y clculoes necesario determinar un tamao de elementos de la malla que seaes necesario determinar un tamao de elementos de la malla que seacoherente con los procesos de anlisis desarrollados por el GID. En caso deincompatibilidades, el programa se cierra automticamente o a su vez se tieneun mensaje indicando que un punto determinado no se ha encontrado.

    Cuando se desee realizar aplicaciones en computadores sumamente rpidas,es necesario configurar inicialmente la resolucin de la pantalla hasta que lai t f d l t di t iinterfase del programa no presente distorsiones.

    Es necesario tambin mencionar que la mquina en la cual se lo instale el GIDdebe tener caractersticas especficas que sean completamente compatiblesdebe tener caractersticas especficas que sean completamente compatibles,ya que si esto no se considera el programa dar problemas o a su vez tardarun tiempo considerablemente mayor al normal para el mallado y la fase declculo. Las caractersticas especficas no se las pudieron determinar puestop p pque no fue motivo de anlisis y solo se cuenta con las mnimas establecidaspor el fabricante.

  • RECOMENDACIONES

    Debido a la interfase amigable del software y la facilidad de manejo serecomienda el uso de este programa con fines didcticos y aplicaciones pococomplejas.

    Es aconsejable realizar la fase de generacin del modelo empleando lasherramientas que el programa ofrece y evitar de esta manera posteriorescomplicaciones en las etapas subsiguientes.

  • FINFIN