Tutorial 05. Anlisis Esttico Estructural en equipo mecnico

Para descargar el Archivo de Geometra hacer clic aqu: EJE.sat

Quieres realizar anlisis estructurales de equipos mecnicos usados en las empresas e industrias del pas? Con este tutorial aprenders rpidamente las claves para realizar simulaciones computarizadas en ejes de mquinas para calcular los esfuerzos, deflexiones y factores de seguridad con el fin de determinar si el componente resiste o no las condiciones de trabajo.A continuacin se muestra un modelo representativo del equipo mecnico, cargas y apoyos.

Luego de obtenido el mallado (Tutorial 04

HYPERLINK "http://www.cipca.com.ve/05educativo/tutoriales_awb/awb04/tutorial04.htm" "Mallado de Modelos Slidos 3D en ANSYS Workbench") se procede a seleccionar el anlisis estructural, en New Analysis > Static Structural.

En el rbol de operaciones se genera la rama del anlisis Static Structural.

Se Procede a establecer las unidades de Trabajo en Units > Metric (mm, kg, N, C, s, mV, mA).

Para insertar el Apoyo1 (rodamiento), se debe seleccionar del rbol de operaciones la rama Static Structural, posteriormente con la herramienta de seleccin de caras (Face) se procede a seleccionar la cara de contacto del eje con el rodamiento. Haciendo un click con el botn izquierdo del ratn para seleccionar la cara y luego con el derecho para activar la barra desplegable y activar el comando Insert > Cylindrical Support.

Cylindrical Support, simula el comportamiento del rodamiento configurndolo de la siguiente manera, se cambia la definicin en la opcin Axial y Tangencial para que tenga libertad de movimiento en estas componentes.

Ahora se aplica Cylindrical Support al Apoyo 2 en la segunda cara de apoyo y se configura en Cylindrical Support 2 como el Cylindrical Support anterior incluyendo la definicin de Axial y Tangencial.

Ahora se aplica una restriccin en la chaveta mostrada en la figura para impedir el movimiento, en este caso en la direccin Z, solo permite movimiento en el plano XY, activando el comando Frictionless Support en el botn Support > Frictionless Support, se selecciona la cara que va a ser tope, luego se presiona Apply en los detalles de Frictionless Support.

Ahora se aplica una restriccin en donde hacen tope los rodamientos para impedir el movimiento axial, en este caso la direccin X, se selecciona la operacin de Frictionless Support para cada cara de contacto como se muestra en la figura.

Se procede a aplicar la fuerza de 3200 N que genera la Corona sobre la chaveta mas corta del Eje (figura inicial). Para aplicar una fuerza en ANSYS a un modelo, se sigue el siguiente paso: Load > Force, se selecciona la cara y luego se presiona el botn de Apply.

Bearing Load.

Despus de activado el comando Bearing Load, se selecciona la cara correspondiente y luego Apply. En la definicin de la carga se cambia de Vector a Components y en la componente Y se coloca el valor de 1000 N.

Ahora precedemos a agregar la Fuerza de Gravedad, en Internal > Standard Earth Gravity y en la definicin para este caso se coloca en la direccin de -Y.

Luego de aplicar todas las cargas se selecciona Static Structural en el rbol de Operaciones para visualizarlas.

El anlisis que vamos a realizar es la Distribucin de Esfuerzos, la Deformacin Total y el Factor de Seguridad.Para aplicar estos anlisis, primero se selecciona la rama Soluction en el rbol de operaciones luego Stress > Equivalent (von-Mises), posteriormenete Deformation > Total.

Y por ltimo, insertamos el factor de seguridad Tools > Stress Tool.

Como podemos observar en al rbol de operaciones se tienen los anlisis cargados, ahora procedemos a resolver la simulacin en Solve en la barra de comandos.

Ac se puede observar la distribucin de esfuerzos en MPa.

Ac se puede observar la deformacin en mm.

Por ultimo se puede observar el factor de seguridad con un valor mnimo de 0,86 lo que significa que el mayor esfuerzo alcanzado supera el esfuerzo de fluencia del material, el cual es un acero estructural (predeterminado de ANSYS) para este caso.

Con cambiar el material a un Acero AISI-1045, el valor mnimo en el factor de seguridad aumenta a 1,41 lo que indica que el eje resiste las cargas aplicadas.