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USO DEL SOFTWARE DE DISEÑO Y SIMULACIÓN A LA OBTENCIÓN DE

COMPONENTES MECÁNICOS EN LA INDUSTRIA MILITAR

San Miguel de Allende, Gto. 14 MAYO 2014


Análisis por Simulación Matemática “ANSYS” del Sistema Bípode:

CASO 1 : ¿EL SISTEMA DE APOYO PROPUESTO ES RESISTENTE A CARGAS MENORES A 100 KGS.?

Datos:

•Carga estimada 1000 N

•Sistema para simplificar 10 Piezas

Piezas :

•Poliamida 4

•Aluminio 1

•Acero AISI 1070 2


•Acero ASTM - A228 1

1000

N


Análisis por Simulación Matemática “ANSYS”

I. Cargar la geometría de estudio en ANSYS.

La interfase de ANSYS, con el software solid works se utiliza para importar los modelos realizados previamente.



II. Determinar el tipo de contacto que existe entre las piezas, respondiendo a las preguntas:

¿Están unidas (bonded)?. ¿Están en contacto pero no se

separan (no separation)?. ¿Se considera sin fricción

(frictionless)? ¿Es un contacto con fricción

(frictional contact)? ¿Será definido como rugoso

(rough) ?



III. Establecer las restricciones o condiciones de frontera según los grados de libertad de cada uno de los elementos, es decir, se responde a las preguntas:

¿Dónde se mueve? Y

¿Dónde permanece fijo?

En este caso fueron aplicadas force, frictionless support,

cylindrical support y displacement.



IV. Es importante que al aplicar la carga se indique la dirección en que actúa (por componente o por vector).

En el presente caso fue definida

una carga de compresión de -1000 N la cual es indicada en rojo, sobre la pieza.



V. Generar el mallado del modelo (mesh).

ANSYS dividió el modelo en

elementos con sus respectivos nodos para analizar matemáticamente, cada uno de ellos, MÉTODO DE ELEMENTO FINITO.

Elementos



VI. Con la información anteriormente cargada, se solicitó al programa analizar “deformación total, esfuerzo equivalente y factor de seguridad”, obteniendo los siguientes resultados:

Los elementos del sistema de

apoyo tuvieron una deformación de:

Máximo 0.5790 mm. Mínimo 0.2868 mm.



Las tablas de propiedades mecánicas indican que el límite elástico del material utilizado es de 195 MPa. Dato utilizado en la interpretación del resultado mostrado en la escala de colores.

Máximo 491.7 MPa

Mínimo 1.2398 e-6MPa

195 MPa



El factor de seguridad encontrado fue siempre mayor que 1 dando con ello confianza suficiente para que muestras físicas en las mismas condiciones no presenten falla. A min 1.04, max 15 B min 1.04, max 15 C min 1.04, max 15 D min 2.37, max 15 E min 1.57, max 15

A B C D E


Análisis por Simulación Matemática “ANSYS” del Sistema de Plegado

Caso 2 : ¿Qué le sucede a los elementos del sistema de plegado cuando se aplica una carga por el usuario?

Datos:

•Carga estimada 50 N

•Sistema simplificado 7 PIEZAS

piezas :

•Poliamida 3

•Aluminio 2


50 N


I. Se carga la geometría de estudio en ANSYS



II. Se determina el tipo de contacto que existe entre las piezas , respondiendo la pregunta :

¿Se deslizan entre ellas o están

fijas una con otra?.



III. Se establecen las restricciones o condiciones de frontera de cada uno de los elementos, es decir se responde a la pregunta :

¿Dónde se mueve? y

¿Dónde permanece fijo?

Fue seleccionado cylindrical support en tornillos y fixed sopport en la base para restringir todos los grados de libertad.



IV. Se aplica la carga y la dirección en que se desea que actúe.

Fue definida una carga de compresión

de 50 N indicada en rojo, sobre la figura.


50N


V. Se genera el mallado del modelo. ANSYS divide el modelo en elementos con sus respectivos nodos para analizar matemáticamente, cada uno de ellos por el método de elemento finito.

Elementos



VI. Con la información previamente cargada, fue resuelto el caso solicitando analizar “deformación total, esfuerzo equivalente y factor de seguridad”, obteniendo los siguientes resultados.

Los elementos del sistema se

deforman o desplazan:

Máximo 0.418 mm. Mínimo 0.000 mm.



Las tablas de propiedades mecánicas indican que el límite elástico del material empleado es de 195 MPa. Los resultados del análisis son menores al límite elástico y se muestran en la escala de colores.

Máximo 243.92 MPa Mínimo 2.0338 e-5 MPa

195 MPa



El factor de seguridad obtenido fue siempre mayor que 1 dando con esto la confianza para que muestras físicas en las mismas condiciones, no presenten falla. A min 3.01 max 15 B min 3.01 max 15 C min 1.50 max 15 D min 1.25 max 15


A B C D


La información obtenida es analizada y clasificada, ANSYS proporciona la opción de impresión de un reporte el cual contiene todos los datos de entrada durante la simulación así como sus resultados, siendo este muy útil como hoja de cálculo.

Resultado de Modelo Matemático y Simulación


I. Cuando la información es suficiente y satisfactoria durante un diseño, se puede iniciar con las fases de desarrollo y protección industrial.

II. ANSYS permite acercarse a un diseño y selección de materiales óptimo, previo a la fabricación de prototipos, reduciendo tiempo de experimentación y pruebas.

III. Cuando se cumplen los requisitos ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial se puede obtener el título de registro de diseño industrial.

Conclusiones

San Miguel de Allende Gto. 14 MAYO 2014

Por su Atención

Muchas Gracias

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