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ANALISIS DE SOLIDWORKSTRANSCRIPT
RESUMEN
Investigación correspondiente a la unidad curricular de ingeniería
asistida por computador del Proyecto Nacional de Formación (PNF) en Mecánica
del Instituto Universitario de Tecnología del Oeste “Mariscal Sucre” (IUTOMS)
sede Antimano-Caracas. Se realizo un análisis aplicando unasimulación virtual,
mediante el software solidworks ® PREMIUM 2013.que contribuirá con de
fabricación ese elemento mecánico ( ruedas de contacto de una maquine
desblisteadora).Perteneciente al proyecto de los estudiantes que lo realizan. La
contribución de este estudio permitirá poder hacer rediseños y estimaciones de la
resistencia. Ya que esta pieza es importante porque es donde se apoya los blíster
para ser vaciados, realizando posteriormente el estudio de simulación, que es
explicado pasó a paso dentro de esta investigación.
Demostrando que se obtienen resultados satisfactorios con el uso del
programa para la versión del año 2014 con respecto a versiones anteriores,
obteniéndose datos importantes en el uso del material AISI 316, que será
empleado en su construcción. Es recomendable la continuación de este tipo de
investigaciones y aprendizajes, ya que su ejecución incentiva el rescate del
desarrollo científico y tecnológico nacional en el campo de la ingeniería de la
educación universitaria.
INTRODUCCIÓN
La simulación en software solidworks ® PREMIUM 2013. En este estudio
se está fabricando un componente mecánico, como lo es una rueda de contacto
de una desblisteadora.Es una plataforma para experimentación de proyectos de
gran desarrollo, que permite la obtención de datos importantes sobre la puesta a
punto de prototipos, resistencia de materiales y la determinación de datos
fundamentales necesarios para en la prueba de piezas fabricadas en serie.
Esta teoría permite observar visiblemente a través del software solidworks
en modo “simulación”, las posibles deformaciones al aplicar fuerzas sobre el
material, realizando un enmallado previo sobre la pieza, donde se observan el
cambio de posición de los nodos en esta malla a causa de la deformación plástica
del material, evidenciando además las tensiones acumuladas en cada región por
medio de una gama o escala de coloración. Los resultados obtenidos sobre este
estudio permiten estimar a través de su observación las condiciones de fabricación
que deben ser tomadas en cuenta sobre el material, además de posibles cambios
en el mismo, bien sea sustituyéndolo o aplicándole tratamientos térmicos de
acuerdo a los requerimientos mecánicos que requiera para su funcionamiento.
Procedimiento Para Realizar El Ensayo
La realización del ensayo virtual a través del programa solidworks ®
PREMIUM 2013 se realiza a través de un complemento llamado “simulación”, que
se activa en la barra de herramientas, solo estando está disponible para la versión
profesional y Premium, desde el año 2010 en adelante. La versión 2013 cuenta
con la posibilidad de realizar una simulación gráfica más efectiva que las versiones
previas este programa como las de años 2009 y anteriores.
Entre los pasos necesarios para realizar esta simulación después de activar
este complemento tenemos los siguientes pasos:
1. Realizar el croquis y el esquema 3D:se debe tener de la pieza en
tercera dimensión listo a la hora de realizar una nueva simulación
2. Iniciar un nuevo estudio: para comenzar a realizar una simulación,
hay que ubicar dentro del programa el complemento para hacer estudios de
simulación e iniciar un “nuevo estudio estático”.
3. Aplicar sujeciones: al comenzar la simulación se deben aplicar las
sujeciones en la opción de “rodillo deslizante”, que es la primera opción del
estudio, donde se pueden aplicar los puntos en donde el material quedara
arraigado o sujeto de una o unas superficie(s) virtual(es) generada(s) por el
programa. Esto en el caso específico de que sea solo un objeto en el caso de ser
un ensamble, se identifican las zonas de sujeción dentro del mismo.
4. Caracterizar el material: para realizar una simulación hay que
seleccionar el material que se está analizando, dentro de la biblioteca de
materiales que ofrece el programa. Allí se posiciona el cursor del mouse sobre el
material se teclea dos veces y después hay que dirigirse al botón “aplicar”, para
que el material dentro del estudio de simulación adquiera las características
requeridas. En el caso del que el material con el que se está trabajando no esté
allí, se pueden cargar al programa las propiedades del mismo y con eso realizar la
simulación.
Gráfico 3. Aplicación sujeciones dentro del programa solidworks ®
PREMIUM 2013 evidentes en color verde en el diametrapequeño de los lados,
donde corresponde según el ensamble.
5. Aplicar Cargas: una vez caracterizado el material y aplicadas las sujeciones,
aplicamos las cargas a modos de presión en el lugar donde corresponde.
Seleccionamos no solo la ubicación sino también la dirección, colocando
medida de presión de forma aleatoria pero que supere el límite elástico del
material. Eso con el propósito de poder ver como este se deforma y hacia
dónde irán las tensiones una vez sometido el esfuerzo, de tipo virtual, que le
estamos colocando al elemento mecánico.
Gráfico 4. Aplicación de la presion dentro del programa solidworks ®
PREMIUM 2013
Cuadro 4: Datos sobre las Cargas y Sujeciones empleadas en el estudio realizado
sobre las ruedas de contacto en la maquina desblisteadoras estimados por
el programa solidworks ® PREMIUM 2013
Cargas y sujeciones
Nombre de
sujeciónImagen de sujeción Detalles de sujeción
Sobrecaras
cilíndricas-1
Entidades: 1 cara(s)
Tipo: Sobrecarascilíndricas
Traslación: ---, 0 rad., ---
Unidades: mm
Fuerzasresultantes
Nombre de
sujeciónImagen de sujeción Detalles de sujeción
Componentes X Y Z Resultante
Fuerza de reacción(N) -0.000619418 -0.000740247 -0.000560147 0.00111598
Momento de
reacción(N·m)0 0 0 0
Nombre de
cargaCargarimagen Detalles de carga
Fuerza-1
Entidades: 1 cara(s)
Tipo: Aplicarfuerza normal
Valor: 312.018 N
6. Crear malla: después de haberaplicado las cargas, aplicamos la opción de
crear malla, seleccionando el tipo y número de nodos que llevara el estudio.
Gráfico 5. Media fina aplicada en el estudio
Cuadro 5: Datos sobre la información de la malla media fina empleada en el
estudio realizado sobre las ruedas de contacto maquina desblisteadora
estimados por el programa solidworks ® PREMIUM 2013
Información de malla
Tipo de malla Mallasólida
Malladorutilizado: Mallabasadaencurvatura
Puntosjacobianos 4 Puntos
Tamañomáximo de elemento 0 mm
Tamañomínimo del elemento 0 mm
Calidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden
Cuadro 6: Datos sobre la información de la malla y detalles del estudio realizado
con una malla gruesa sobre las ruedas de contacto maquina desblisteadora
estimados por el programa solidworks ® PREMIUM 2013
Información de malla - Detalles
Número total de nodos 13104
Número total de elementos 7319
Cocientemáximo de aspecto 4.5162
% de elementos cuyo cociente de aspecto es
< 3
99.7
% de elementos cuyo cociente de aspecto es
> 10
0
% de elementosdistorsionados (Jacobiana) 0
Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:01
Nombre de computadora: KALEB-PC
7. Realizar el estudio: el estudio comenzara aplicando una “malla media fina” y
después otra malla “media fina” en calidad de tipo “borrador” para ver el
comportamiento del material con distintos números de “nodos” que serán los
puntos donde se repartirá la carga aplicada. Posteriormente se aplicara una
“malla estándar” de tipo intermedio pero con calidad “excelente” y así definir
completamente el modelo de deformación del material, para con ello emitir las
conclusiones del ensayo.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
En la aplicación del estudio realizado dentro del programa solidworks ®
PREMIUM 2013, se obtuvieron las siguientes fuerzas resultantes descritas en el
cuadro 7 y 8, a continuación:
Cuadro 7: Datos sobre las “fuerzas de reacción” obtenidas en el estudio realizado
sobre las ruedas de contacto de maquina desblisteadora solidworks ®
PREMIUM 2013
Fuerzas de reacción
Conjunto
de
seleccion
es
Unidades Suma X
Suma Y Suma Z Resultante
Todo el
modelo
N -0.000619418 -0.000740247 -0.000560147 0.00111598
Cuadro 8: Datos sobre las “momentos de reacción” obtenidas en el estudio
realizado sobre las ruedas de contacto de maquina desblisteadora estimados
por el programa solidworks ® PREMIUM 2013
Conjunto
de
seleccion
es
Unidades Suma X
Suma Y Suma Z Resultante
Todo el
modelo
N·m 0 0 0 0
En cuanto a los resultados del estudio para la malla mediafina tenemos el
siguiente cuadro 9, generado como informe por el programa solidworks ®
PREMIUM 2013:
Cuadro 8: Resultados del estudio estático sobre las “tensiones de Von Mises” el
“desplazamiento resultante” con una malla media fina, obtenidos en el estudio
realizado sobre las ruedas de contacto de maquina desblisteadora estimados
por el programa solidworks ® PREMIUM 2013, con una fuerza de 312.018 N.
Resultadosdelestudio
Nombre Tipo Mín. Máx.
Tensiones1 VON: Tensión de von Mises 0.0139407 N/mm^2
(MPa)
Nodo: 13035
0.698733 N/mm^2
(MPa)
Nodo: 128
Nombre Tipo Mín. Máx.
rueda johandri-Estudio 1-Tensiones-Tensiones1
Cuadro 9: Resultados del estudio estático sobre la “Desplazamiento resultante”
conuna malla gruesa, obtenidos en el estudio realizado sobre las ruedas de
contacto estimados por el programa solidworks ® PREMIUM 2013, con una
fuerza de 312.018 N.
Nombre Tipo Mín. Máx.
Desplazamientos1 URES: Desplazamientoresultante 0.01098 mm
Nodo: 12793
0.0110739 mm
Nodo: 989
rueda johandri-Estudio 1-Desplazamientos-Desplazamientos1
Cuadro 10: Resultados del estudio estático sobre la “Desplazamiento resultante”
conuna malla gruesa, obtenidos en el estudio realizado sobre las ruedas de
contacto estimados por el programa solidworks ® PREMIUM 2013, con una
fuerza de 312.018 N.
Nombre Tipo Mín. Máx.
Deformaciones unitarias1 ESTRN:
Deformaciónunitariaequivalente
8.02725e-008
Elemento: 3889
2.82001e-006
Elemento: 2775
rueda johandri-Estudio 1-Deformaciones unitarias-Deformaciones unitarias1
Cálculos de las poleas
Lp=√R∗∆ h=√31mm∗(6mm−0,45mm)=13,11mm
Lp= Longitud de contacto del rodillo.
R=radio del rodillo.
∆h=diferencial de altura inicial menos altura final del blíster.
Ac=Lp∗D=13,11mm∗10mm=170mm ²
Ac = área de contacto del rodillo con la pastilla.
Lp= Longitud de contacto del rodillo.
D= diámetro de las pastilla.
F=m∗g=2,5kg∗9,8 ms2
=24,5N
F=fuerza.
m= masa del rodillo.
g= gravedad.
P= FA
= 24,5N170mm
=0,14N /mm
p=presión del rodillo sobre el blíster.
F=fuerza aplicada sobre el blíster.
A=área del blíster donde se aplica la fuerza.
W=P∗A∗(Lp−0)=0.14N /mm∗170mm ²(13,11mm−0)=312,018N
W=carga aplicada sobre el blíster.
P=presión del rodillo sobre el blíster.
A=área del blíster donde se aplica la fuerza.
CONCLUSION
Para los ensayos de simulación registrados en esta investigación, se
empleó el programasolidworks ® PREMIUM 2013, bajo el sistema operativo de
Microsoft, en Windows 7. Obteniéndose buenos resultados gráficos para la
observación de las tensiones de Von Mises, desplazamiento unitario y
deformación del material, al aplicarle una carga de 312.018 N. Una vez realizado
el estudio estático, sobre las rueda de contacto, empleando el programa
solidworks ®, es posible afirmar que esta versión genera mejores resultados de
simulación que los que brindan versiones anteriores a las del año 2010. Se pudo
comprobar este hecho por parte de esta investigación, realizando ensayos
virtuales de simulación con la versión previa del año 2009, utilizando el
complemento de simulación, seobtuvieron resultadossatisfactorios.
En los resultados puso observarse el tipo de deformación de tipo plástica
que tendrá el acero AISI 316 en las rueda de contacto, en el caso de que se
aplicara una fuerza de312.018 N. Permitiendo recolectar datos para futuras
mejoras de diseño a la hora de fabricar dicho elemento mecánico, donde cabe la
posibilidad de emplear nuevos materiales para mejorar su resistencia a esfuerzos.