proyecto de ansys de una viga i
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7/23/2019 Proyecto de Ansys de Una Viga I
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Proyecto final de curso de ANSYS
Albuja Ayala María José
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)
Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)
uaya!uil " Ecuador #$al%u$a&espol'edu'ec
Resumen
El presente proyecto tiene co#o o%$etio co#pro%ar los conoci#ientos ad!uiridos en el curso de
la *erra#ienta de si#ulación #ediante ele#entos +initos ,-S.S /or0%enc* en el presente se
#odeló una iga de ,cero ,12 con +or#a de I con la +inalidad de con+ir#ar y a+ian3ar los
conoci#ientos ad!uiridos en Mecánica de los Sólidos pri#ero se de%e reali3ar el #odelado 14
con la ayuda del so+t5are SOLI4/O67S el cual es co#pati%le con el so+t5are de si#ulación
o sino se #odi+ica el +or#ato del docu#ento a 'step para !ue sea +ácil#ente reconocido por el
so+t5are de ,-S.S' El #aterial de la estructura es ,cero ,12 '-uestra si#ulación tiene co#o
o%$etios co#pro%ar la de+or#ación de una iga con +or#a de I #ediante el progra#a de ,-S.S/or0%enc*'
Para este análisis se co#pro%ará si se cu#plen los alores teóricos o%tenidos #ediante cálculo
co#parados con los del dise8o' Los alores de los es+uer3os y de+or#aciones críticos son 9
:;:<1Pa y ;=>2<1 respectia#ente con lo cual pode#os concluir !ue nuestra discreti3ación es
correcta'
Palabras Clave: /or0%enc* iga de+or#aciones +uer3a discreti3ación
Abstract
?*is pro$ect ai#s to test t*e 0no5ledge ac!uired in t*e course o+ t*e si#ulation tool ,-S.S
/or0%enc* +inite ele#ent in t*is %ea# 5as #odeled ,12 Steel I"s*aped in order to con+ir# and
consolidate t*e 0no5ledge ac!uired Solid Mec*anics you #ust +irst #a0e 14 #odeling 5it* t*e
*elp o+ t*e Solid/or0s so+t5are 5*ic* supports si#ulation so+t5are or t*e docu#ent +or#at %ut is
#odi+ied 'step to %e easily recogni3ed %y t*e so+t5are ,-S.S' ?*e #aterial is steel structure
,12 'Our si#ulation ai#s to c*ec0 t*e de+or#ation o+ a %ea# s*aped %y t*e progra# I ,-S.S
/or0%enc*' ?*is analysis 5ill eri+y t*at t*e t*eoretical alues o%tained %y calculation co#pared to
t*e design are #et' ?*e alues o+ +orces and de+or#ations are critical9 :;:<1Pa and ;'=>2<1
respectiely 5*ic* can conclude t*at our discreti3ation is correct'
Key Words: /or0%enc* %ea# de+or#ation+orce discreti3ation
ntroducci!n
Pare este proyecto se *a escogido el análisis
de un iga I pues en el estudio de la
#ecánica de solidos I y II nos ense8an
acerca del análisis estructural de una iga con
di+erentes tipos de per+iles es por eso !ue surgela curiosidad de la co#pro%ación de los
resultados de los di+erentes tipos de per+iles de
igas '
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Para estos necesita#os conocer los
conceptos %ásicos !ue presentare#os a
continuación 9
En #uc*os casos del dise8o estructural y de
#á!uinas los #ie#%ros de%en resistir
+uer3as aplicadas lateral o transersal#ente
a sus e$es '?ales #ie#%ros se deno#inanvigas.
Los #ie#%ros principales !ue soportan
pisos de edi+icios son igas igual#ente el
e$e de un e*iculo es ta#%ién una iga'
( Resistencia de Materiales Basica Para
Estudiantes de Ingenieria s' +')
La deformación se puede de+inir co#o el
ca#%io de +or#a de un cuerpo de%ido a laacción de un es+uer3o '( Metalurgia
mecánica :>>>)
@na fuerza representa la acción de un
cuerpo so%re otro y puede e$ercerse por contacto real o distancia co#o en el caso
de las +uer3as graitacionales y #agnéticas'
@na +uer3a se caracteri3a por sus pnto de
aplicación #agnitud y dirección y serepresenta con un ector' (Beer, 20!"
F =ma
En la #ecánica de solidos es
particular#ente i#portante deter#inar esas
+uer3as so%re las diersas porciones de unasección ya !ue la resistencia a la
de+or#ación y a las +uer3as depende de esa
intensidad'
Con las co#ponentes de la intensidad de una+uer3a por unidad de área es decir del
esfuerzo, son solo ciertas solo en un punto
la de+inición #ate#ática del es+uer3o es 9
4onde el pri#er su%índice de τ indica !ue
se considera el plano perpendicular al e$e A
y el segundo designa la dirección de la
co#ponente del es+uer3o'
Modelamiento
Metodolo"ía #ara el $esarrollo del
Procedimiento de Simulaci!n en ANSYS
Procedi#iento de Solución @sando el Métodode Ele#entos Finitos
:' Especi+icar la geo#etría' I#portar el #odelo
desde el #odelador Solid5or0s'
B' 4e+inir el tipo de ele#ento y sus propiedades'
1' ,plicar el #allado a la estructura para
diidirlo en distintos ele#entos'
<' ,plicar las condiciones de +rontera
(restricciones) y las cargas eAternas'
=' enerar una solución'
2' ,nali3ar los datos o%tenidos en nuestra
si#ulación'
Modelo de la forma
Real vs Modelado
#igura.2 viga real en forma de I
#igura.! viga modelada en forma de I
2
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Modelo matem%tico
Propiedades del material Esta estructura es una iga con per+il en
+or#a de I !ue sostiene diersas
estructuras co#o co#ponente estructural
en puentes y estructuras '
,lgunas características del #arco a
anali3ar son9
olu#en 7,6× 10−3 3
Masa
1'< kgMaterial ,cero ,12
Módulo de
Elasticidad→ε=2x1011Pa !"ite de
#otu$a a %$acció& →'t=(x10)Pa !"ite
El*stico →'e=2,+x10)Pa
Discretización de la estructura:
Para el #étodo de Ele#entos Finitos es
necesario aplicar un #allado'
Inicial#ente se aplicó un #allado general
sin e#%argo la calidad %uena (D=) por lo
!ue consecuente#ente se aplicó en
In+lation la opción9 S#oot* ?ransition' Se
arió el Radio de transición a ;BDB y
+inal#ente se o%tuo un #allado con
calidad de B y 1;;;; nodos'
Figura'< Mallado de la iga
Restricciones & Cargas Externas
Se aplicaron restricciones en los puntos
!ue se #uestran a continuación9
Figura'= 6estricciones de la carga
Las restricciones +ueron colocadas de
acuerdo al análisis del pro%le#a !ue se
encuentra en el ,neAo , en la parte del
lado i3!uierdo un +iAed support' La
principal carga se la coloca en lado
3
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derec*a de la iga una +uer3a de
":;;;-'
An%lisis de los Resultados
En esta sección tene#os el resultado del
#áAi#o y #íni#o es+uer3o de+or#ación y
para poder deter#inar có#o tra%a$a la iga
en cantiléer y cuando es so#etida a una
carga puntual !ue se encuentran en el
,neAo ,'
Esfuerzos de Von Mises
En la +igura'2 !ue se encuentra en el
,neAo , se o%sera !ue el es+uer3o#áAi#o de on Mises es :;':<1Pa el
cual es #ayor al o%tenido teórica#ente de
la ecuación del es+uer3o con un alor de
'DB1' El es+uer3o #áAi#o se encuentra en
la parte superior de la iga y es la parte
critica del análisis este es+uer3o nos ayuda
a deter#inar !ue en la parte superior
tra%a$a en tensión y en la parte in+erior en
co#presión'
Deformación Total
En la +igura'D !ue se encuentra en el
,neAo , la de+or#ación total de la iga
es de ;'=>2<1 #áAi#o& lo !ue se de%e a
los es+uer3o de nor#ales y cortantes !ue
soporta la iga sa%iendo !ue la iga
tra%a$a en +leAión co#o el alor del
es+uer3o #áAi#o o%tenido es
desprecia%le y no se nota a si#ple ista'
'onclusiones y
Recomendaciones
4espués de anali3ar cada una de las condicionesdel dise8o pode#os concluir !ue la estructura
está correcta#ente anali3ada y !ue podrá
soportar las cargas planteadas en el pro%le#a'
4urante el curso de ,-S.S se *a co#prendido
el proceso de si#ulación de una estructura en
dic*o progra#a co#o reali3ar el #allado e ir
colocando cada una de las condiciones iniciales
del pro%le#a para posterior#ente ealuar si
cada uno de los datos *a sido colocado de la
#anera adecuada'
Se reco#ienda usar este tipos de igas enes+uer3os !ue sean so#etidos a +leAión ade#ás
de un análisis pro+undo del tipo de #aterial y el
es+uer3o #áAi#o al cual de%e llegar to#ando
en cuenta la distri%ución de las +uer3as'
Referencias (iblio"r%ficas
Metalurgia mecánica' (:>>>)' Editorial Li#usa'
Resistencia de Materiales Basica Para
Estudiantes de Ingenieria' (s' +')' @ni' -acionalde Colo#%ia'
Geer H' M' (B;:1)' Mecanica $ectorial %ara
Ingenieros .Estatica. MeAico9 Mcra5"ill'
Popo E' P' (B;;;)' Mecanica de solidos .
MeAico9 Person '
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Ane)os
Figura'2 Es+uer3o de on #ises
Figura'D 4e+or#acion total en la iga