implementación de grúa pluma con ansys

8/19/2019 Implementación de grúa pluma con Ansys

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UNIVERSIDAD CARLOS III

Escuela Politécnica Superior

Departamento de Ingeniería Mecánica

PRÁCTICA

Análisis de una grúa por elementos finitos según la norma

UNE 58132-2

Autor:

Pablo Estrada Fuertes

Asignatura: Ingeniería del Transporte

Titulación: Máster Universitario en Ingeniería IndustrialGrupo: 2

LEGANÉS, 4 de Marzo de 2016


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Ingeniería del Transporte

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- Apartado a

- Apartado b

= ∗ ∗ Pilar:

= ∗ ℎ = 1000 ∗ 6300 = 6,3

=0, 613∗10− ∗ =0,25

= { ∗ = 2 0 , =6,3}=0,613 ()

= ∗ ∗ = 6,3 ∗0,25 ∗ 0,613 = 0,965

= 0,965 6300 = 0,1532 /

Pluma:

= ∗ ℎ = 650 ∗ 7500 = 4,875

=0, 613∗10− ∗ =0,25

= { = 7500600 = 11,54} = 1,3885 ()

1 .Modelo de planos medios de la pluma.


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= ∗ ∗ = 4,875 ∗0,25 ∗1,3885=1,6922

= 1,6922 7.500 =0,2256

- Apartado c

En primer lugar, los términos a usar de la siguiente expresión

∗ ( + ∗ + )

son únicamente γc y Sg. El valor de γc, al tratarse de una grúa de grupo deaparato A1 (accionada manualmente), es 1. Por tanto el valor de Sg no se

mayora (al multiplicar por 1).

Introduciendo en Ansys el valor de la gravedad en el eje vertical global (y) en

sentido positivo (+10.000), habiendo introducido anteriormente el valor de la

densidad del acero, se obtienen las reacciones en el empotramiento, siendo, de

izquierda a derecha: Rx, Ry, Rz, Mx, My y Mz.

C

Como se puede observar, las reacciones dominantes son:

=0,25679∗10 ∗ y

= 57.812

2.Reacciones en el empotramiento.

3.Efecto de la gravedad en el empotramiento.


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- Apartado d


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- Apartado e

Este paso coincide con el anterior pero empleando el programa Ansys. Para

introducir la carga mayorada se multiplican los 54.900 N (suma de la carga y de

los accesorios) por el coeficiente ψ que se obtiene del siguiente gráfico, para una

grúa pluma en función de la velocidad de elevación (0,08 m/s):

El resultado de mayorar la carga es de 63.135 N y se coloca en el extremo de la

pluma. El valor de la flecha en el extremo de la pluma es de 35,8 mm como se

puede observar en la parte superior izquierda de la imagen.

5.Deformada de la estructura tras aplicar la carga puntual mayorada. Flecha a la

izquierda.

4 . Determinac ión de ψ: Norma UNE 58132-2.


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El resultado obtenido en el programa es ligeramente superior al obtenido en el

cálculo analítico (2,8 mm). Este último es menos exacto debido a la suposición

de deformación despreciable por axil y cortante frente a momento flector. El

programa proporciona un resultado más fiable además por la discretización de la

estructura por elementos finitos en un sistema tridimensional.

- Apartado f

Introduciendo tanto el peso propio (con la gravedad) y la carga mayorada se

obtiene el gradiente de tensiones mostrado en la imagen, donde la máxima

tensión de Von Mises se da en el extremo inferior izquierdo de la pluma en

contacto con el pilar debido a que en este punto la contribución del momento

flector y el cortante causan las mayores tensiones. Esta tensión es de 462,688

MPa.

6.Tensión de Von Mises.


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- Apartado g

El valor de la tensión analítica es de 181,3435 MPa en la unión entre pluma y

pilar. Este valor es bastante inferior al que se da en el programa, que es de 462,7

MPa debido a que existe una concentración de tensiones en la unión pluma-pilar

que no es real.


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- Apartado h

El diseño de la grúa podría optimizarse empleando un acero de mayor calidad

para su construcción y tomando una sección variable para la pluma.

- Apartado i

El análisis modal es importante debido a que las grúas suelen estar sometidas a

viento y es importante para ver si aparece el fenómeno de resonancia, sobre todo

para las grúas pluma.

- Apartado j

Para obtener las 15 primeras frecuencias no nulas se hace un análisis modal con

25 modos y un rango de frecuencias de 0 a 200 Hz (ya que sino, no podremos

obtener las dos últimas: 20 y 21 en la imagen)

7. Quince primeras frecuencias marcadas en rojo.


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- Apartado k

Al estar empotrada la estructura, tiene impedida los 6 DOF: Ux, Uy, Uz, Mx,My y Mz. Esto implica que las seis primeras frecuencias son 0 Hz.

- Apartado l

En las páginas sucesivas se muestran los 15 modos propios de la estructura. En la

esquina superior izquierda de cada imagen se muestra el Set (Sub) y el valor de lafrecuencia (marcado para la primera imagen):

Set Frecuencia (Hz) Pluma Pilar

7 6,3374 Torsión Torsión

8 12,625 Flexión + Torsión Torsión

9 16,562 Flexión Flexión

10 19,651 Torsión Flexión + Torsión

11 28,816 Flexión + Torsión Torsión


13 60,452 Torsión Torsión


15 67,100 Nada Flexión

16 73,692 Flexión Flexión + Torsión

17 77,031 Nada Flexión




21 107,05 Torsión + Flexión Flexión


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