ANÁLISIS MECÁNICO - SolidWorks®

TUTORIAL

ANÁLISIS ESTÁTICO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

Mecánica de Sólidos

IM0233 - 2012

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Introducción

Este documento ha sido diseñado para servir de soporte a los temas tratados en la asignatura

Mecánica de Sólidos – IM0233 bajo la supervisión y coordinación de los profesores del De-

partamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Eafit y con la participación de los estu-

diantes del curso. El tutorial resulta como respuesta a las nuevas exigencias metodológicas de

enseñanza y tendencias tecnológicas de la educación actualmente. El propósito es soportar los

contenidos teóricos con el uso de herramientas computacionales que le ayudan al estudiante a

interactuar con sólidos virtuales, visualizando y asimilando los fenómenos que sufren bajo

condiciones reales de carga.

La metodología empleada en el documento permite al estudiante abordar la herramienta

computacional aún si no se tienen conocimientos previos y continuar todo el proceso que im-

plica el análisis, hasta llegar a la presentación e interpretación de los resultados dados basado

en criterios de ingeniería complementados con la teoría del curso. Se han empleado imágenes

de iconos, ventanas, gráficos, etc. que facilitan la orientación en el momento de manipular la

herramienta.

Apreciaríamos mucho si usted en cualquier momento tiene comentarios o sugerencias respec-

to al contenido del documento.

Francisco Javier Botero Herrera

fboteroh@eafit.edu.co

Docente de Mecánica de Sólidos

Departamento de Ingeniería Mecánica

Universidad Eafit

Carlos Daniel Jiménez Sosa

cjimen23@eafit.edu.co

Estudiante de Ingeniería Mecánica

Universidad Eafit

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Creación de un Sólido

Antes de comenzar a modelar un sólido, se requiere verificar que se tenga instalado correcta-

mente el software SolidWorks® y su complemento SolidWorks

® Simulation.

Para comenzar se debe dar doble clic en el icono , que aparece como acceso directo al

programa en el escritorio o en el menú inicio. Después de abierto el programa debemos verifi-

car que el módulo de SolidWorks®

Simulation esté instalado, para ello debemos localizar la

barra de herramientas en la interfaz que se encuentra en la parte superior y hacer clic en la

flecha que aparece al lado del botón “Opciones” luego seleccionamos la opción

“Complementos”. (Nota: Si al iniciar SolidWorks aparece una opción sobre Diseño de Má-

quinas o Diseño de Moldes, es recomendable hacer clic en X para cerrar ese mensaje)

Después de seleccionar el complemento

SolidWorks®

Simulation y dar clic en aceptar,

podemos comenzar a modelar el sólido y para

ello debemos hacer clic en el icono “Nuevo”,

seleccionar la opción “Pieza” y

hacer clic en aceptar.

Ahora nos encontramos en la ventana por de-

fecto en SolidWorks que nos permitirá comen-

zar a modelar un sólido.

Fig. 1 - Ventana Complementos

En esta ventana debemos seleccionar las dos op-

ciones de SolidWorks Simulation (Nota: Solo es

necesario el complemento Simulation).

Nota: SolidWorks se encuentra por defec-

to en el sistema MMGS (Milímetro, gra-

mo, segundo) sin embargo esto se puede

cambiar en el menú Opciones →

Propiedades de Documento → Unidades. Fig. 2 – Interfaz por defecto en SolidWorks.

4

Es necesario también hacer visibles los planos

ya que en algunas versiones no son visibles por

defecto, para ello haremos clic derecho en

cualquiera de los tres planos que aparece en el

menú izquierdo (Fig. 3) y presionaremos el

comando Mostrar . La visibilidad de los

planos debe quedar como en la Fig. 4

Para comenzar a crear el sólido podemos utili-

zar la herramienta “Extruir base/saliente” que

se encuentra en la pestaña operaciones.

Al hacer clic en este comando se activa una

ventana para seleccionar el plano sobre el que

se desea modelar (Presionando el Scroll del

ratón se puede girar alrededor de los ejes coor-

denados), se recomienda usar el plano “Vista

Lateral” para este tipo de análisis ya que los

esfuerzos normales se visualizaran sobre el eje

“X” y los esfuerzos cortantes sobre el plano

“XY”

Fig. 3 – Selección de Planos

Fig. 4 – Visualización de Planos

Para seguir con la modelación del sólido seleccionaremos el plano deseado y automáticamen-

te SolidWorks ubicará el plano en posición paralela a la pantalla para comenzar a dibujar o

realizar el Sketch. Seleccionaremos cualquier herramienta que hay en la parte superior de la

pantalla en el menú “Croquis”, las herramientas “Círculo” y “Rectángulo de centro” son muy

recomendables, ya que se ubica el puntero en el centro del plano e intuitivamente SolidWorks

crea la geometría deseada como en la Fig. 5. y Fig. 6, para finalizar con esta parte del Sketch

se hace clic en .

Fig. 5

5

Para editar las dimensiones de la geometría trazada

se hace clic en la herramienta “Cota Inteligente”.

Luego de haber seleccionado la herramienta cota

inteligente se toca la entidad a modificar (Línea,

circunferencia, etc.), se ingresa el valor deseado y

se hace clic en .

Para finalizar el Sketch o Croquis se hace clic en la

herramienta “Salir del Croquis”, en caso de haber

cometido un error, se puede corregir con la herra-

mienta “Recortar Entidades”.

Fig. 7 – Cotas Modificadas

Fig. 8 – Cotas Modificadas

Inmediatamente después de hacer clic en “Salir del Croquis”, SolidWorks adopta una posición

cómoda para visualizar la extrusión del sólido, para modificar la profundidad de la extrusión

se modifica el valor que se encuentra en la herramienta . Para finali-

zar se hace clic en . Para girar la figura se presiona el Scroll, para deslizar el elemento se

usa Ctrl+Clic, para aumentar el zoom o disminuirlo se desliza el Scroll.

Fig. 9 – Edición de Profundidad

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Fig. 10 – Sólidos Terminados.

Creación de un Análisis

SolidWorks® permite a los usuarios simular las condiciones de trabajo reales de un modelo, es

decir, establecer las restricciones (translación/rotación) y los estados de carga. A partir de

estos parámetros, es posible realizar algunos realizar análisis estáticos y dinámicos, que entre

otros resultados, calcula las distribuciones de esfuerzos, las deformaciones y los modos de

vibrar. Para esto se requiere del módulo SolidWorks Simulation previamente instalado.

Para comenzar, se ingresa a la aplicación “Simulation” que se encuentra en la misma línea de

la barra de “Croquis” y “Operaciones” (Fig. 11)

Fig. 11 Selección del Menú “Simulation”

Vale la pena aclarar que se debe tener la pieza bien modelada y verificada por el usuario para

evitar cometer errores al hacer la comparación de resultados teóricos y computacionales.

Para continuar se hace clic en la flecha inferior de la herramienta “Estudio” y se selecciona

“Nuevo Estudio” (Fig. 12)

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Fig. 12 – Selección de Nuevo estudio

Después de seccionar el comando “Nuevo estudio”, aparece una ventana en la parte izquierda

de la interfaz en la cual se puede seleccionar el tipo de estudio que deseamos realizar, para

reforzar conceptos aprendidos en clase usaremos el tipo de estudio “Estático”, ya que mide los

esfuerzos normales, cortantes, deformaciones unitarias y desplazamientos. En la ventana de

“Estudio” se puede modificar el nombre del trabajo a realizar, para finalizar se hace clic en

.

Fig. 13 – Ventana: Selección de Estudio

Inmediatamente después de haber seleccionado el tipo de estudio y haber hecho clic en , la

barra de funciones de “Simulation” se activa para comenzar a elegir la herramienta que que-

remos utilizar.

Fig. 14 – Herramientas del complemento Simulation

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Fig. 15 – Ventana Estudio

Para poder crear el estudio debemos cumplir con una serie de procedimientos, los cuales son:

1. Selección de Material: En este paso, debemos seleccionar el material de la pieza con

la que vamos a trabajar, SolidWorks posee una lista extensa de materiales para esco-

ger.

2. Selección de restricciones : En este paso, seleccionamos el tipo de restricciones que

queremos para nuestro modelo, generalmente usaremos empotramientos o apoyos fijos

3. Aplicar Cargas: En este paso podemos seleccionar el tipo de carga que usaremos para

nuestro estudio, puede ser de tipo Fuerza o Torque.

4. Mallado: Este proceso divide la geometría en elementos más pequeños, esto hace po-

sible que el software resuelva el análisis por medio del Método de Elementos Finitos.

SolidWorks selecciona automáticamente el tamaño de elementos adecuado para el es-

tudio, sin embargo se puede modificar el tamaño de la malla por lo cual los resultados

se verán afectados dependiendo del tamaño de esta.

Selección de Material

SolidWorks posee una amplia gama de materiales como Aceros, Hierros, Aluminios, etc. Con

los cuales podemos trabajar, la tabla 1.1 muestra los nombres utilizados por SolidWorks para

las propiedades mecánicas de los materiales comparada con lo visto en clase.

Nombre en SolidWorks Nombre usado / Símbolo

Modulo Elástico Módulo de Elasticidad / E

Coeficiente de Poisson Coeficiente de Poisson / ν

Módulo Cortante Módulo de Rigidez / G

Límite Elástico Resistencia de Fluencia / σy

Límite de Tracción Resistencia Última / σu Tabla 1.1

Cuando estamos seguros del material que vamos a usar, debemos aplicarlo al sólido modelado

en SolidWorks, para ello primero debemos ubicar la ventana “Estudio” (Fig. 15), hacemos

clic derecho en y seleccionamos . La ventana “Material” se des-

pliega para seleccionar el material deseado.

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Fig. 16 – Ventana “Material”

Para finalizar, seleccionamos el material deseado, hacemos clic en y luego en

. Recordemos que para poder realizar este tipo de estudios el material debe ser Isotró-

pico.

Si realizamos el proceso correctamente, al lado del icono debe aparecer el nombre del

material elegido, como por ejemplo:

Selección de Restricciones

SolidWorks posee dos tipos de restricciones muy importantes, “Geometría Fija” (Apoyo Fijo

o Empotramiento) y “Rodillo/Control Deslizante” (Apoyo de Patín), en la mayoría de casos la

restricción “Geometría Fija” es suficiente, ya que no se están resolviendo problemas de Está-

tica sino de Mecánica de Sólidos. Las restricciones se pueden localizar en una cara o arista del

sólido dependiendo del tipo de apoyos que tenga el elemento y dependiendo del tipo de análi-

sis

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Para agregar una restricción debemos localizar la herramienta “Sujeciones”

que se encuentra en la ventana Estudio (Fig. 15), hacemos clic derecho encima de este y se-

leccionamos el tipo de restricción que requerimos.

Fig. 17 – Menú auxiliar de Sujeciones

Inmediatamente después de haber hecho clic en el tipo de restricción que queremos se des-

pliega otro menú que nos permitirá seleccionar la superficie o arista del elemento que quere-

mos restringir y además cambiar el tipo de restricción seleccionando “Geometría fija” o “Ro-

dillo/Control deslizante”.

Fig.18 – Menú Sujeción

11

Vale la pena decir que el elemento no se debe restringir en esquinas (si en aristas), ya que

probablemente se producirán grandes desplazamientos y el sistema puede tardar horas en re-

solverlo o no solucionarlo.

Fig. 19 – Ejemplo de viga doblemente empotrada

Aplicación de Cargas

Al igual que las restricciones, las cargas se pueden colocar en aristas o caras, las cargas pun-

tuales ubicadas en algún lugar del cuerpo no serán de nuestro alcance ya que pueden producir

daños severos a la geometría del solido modelado.

Para aplicar las cargas debemos localizar la herramienta “Cargas Externas” ubicada en la ven-

tana “Estudio” (Fig. 15)

Fig. 20 – Localización de Herramienta “Cargas Externas”

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Después de localizar la herramienta “Cargas Externas” procedemos a hacer clic derecho en

este para visualizar un menú con el tipo de carga que deseamos aplicar.

Fig. 21 – Menú auxiliar de cargas

Cuando se selecciona el tipo de carga que queremos aplicar un nuevo menú se despliega indi-

cándonos las caras en las cuales deseamos aplicar las cargas al igual que en el menú de suje-

ciones.

Fig. 22 – Menú de cargas

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Fuerzas

El menú de “Fuerza” permite aplicar la carga de 2 formas, “Normal” (Perpendicular) a la(s)

superficie(s) seleccionada(s).

Para aplicar una carga “Normal” debemos verificar que el icono se encuentre selec-

cionado, luego procedemos a seleccionar las unidades de la carga en el icono , en donde

podremos seleccionar SI (Sistema Internacional), English (Sistema Ingles), Metric (Sistema

Métrico). Después podemos cambiar la magnitud de la carga editando el valor que se encuen-

tra en el campo de texto del icono . Si se desea cambiar la dirección de la carga perpendi-

cular a la superficie del objeto se chulea la caja del icono .

Ahora procedemos a seleccionar la(s) superficie(s) del objeto sobre la cual aplicaremos la

carga. Es necesario mencionar que toda la carga se distribuirá sobre toda la superficie selec-

cionada. Para finalizar hacemos clic en .

Fig. 23 – Ejemplo de una Viga con carga distribuida.

Notemos que es muy necesario aprender a aplicar cargas no normales, ya que para algunos

análisis no siempre se van a necesitar cargas normales, como por ejemplo una viga empotra-

da, en voladizo y cargada en su extremo libre.

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Para aplicar fuerzas en una dirección seleccionada debemos verificar que el icono

se encuentre seleccionado. Procedemos a hacer clic encima del cua-

dro blanco que se encuentra al lado del icono y verificamos que este se resalte o se en-

cuentre seleccionado, luego procedemos a seleccionar la(s) superficie(s) sobre la(s) cual(es)

queremos la(s) carga(s) haciendo clic encima de ella, también se puede aplicar sobre aristas,

el cuadro debería quedar así:

Fig. 24 – Cuadro de referencias superficiales para la Carga

Luego procedemos a seleccionar cualquiera plano (Planta, Alzado, Vista Lateral) para que el

software pueda saber en cual dirección se posicionara la carga. Para ello hacemos clic en el

cuadro blanco que se encuentra al lado del icono y verificamos que este se resalte o se

encuentre seleccionado, luego procedemos a seleccionar cualquiera de los 3 planos mencio-

nados anteriormente haciendo clic encima de este (en la modelación), el cuadro debería que-

dar así:

Fig. 25 – Cuadro de referencias direccionales para la Carga

En la siguiente imagen se pueden visualizar mejor de las referencias que se hablan. En el sóli-

do, la cara azul es la cara sobre la cual se va a aplicar la carga, y el plano rosado es el plano

seleccionado para referenciar la dirección de la carga.

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Fig. 26 – Visualización de Referencias.

Al igual que en el modo de carga “Normal”, en el modo “Dirección seleccionada” también

podemos seleccionar las unidades que queremos para nuestra fuerza como se mencionó ante-

riormente.

Para aplicar las fuerzas debemos localizar el submenú “Fuerza” que se encuentra debajo del

submenú “Unidades” y activar la dirección sobre la cual queremos la fuerza haciendo clic

sobre uno o más de estos iconos. Existen 3 direcciones sobre las cuales se pueden aplicar las

fuerzas, cada una puede ir a lo largo de cada eje coordenado (X, Y, Z), lógicamente se pueden

aplicar hasta 3 fuerzas simultáneamente.

Debido a que escogí como plano director el plano “Alzado”, las direcciones no van a ser las

mismas si se escoge el plano “Vista Lateral” o “Planta”, es recomendable seleccionar el plano

“Alzado”, ya que con las ilustraciones de las fuerzas se puede visualizar mejor la dirección

que tomará la fuerza, la Fig. 27 trata de explicar mejor esto.

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Fig. 27 – Visualización de cargas dirigidas

Este mismo proceso se puede utilizar para aplicar cargas sobre aristas, para finalizar hacemos

clic en .

Fig. 28 – Ejemplo de viga en voladizo cargada en su extremo libre (Arista)

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Torques

En SolidWorks, los torques se pueden aplicar a cualquier elemento que posea un eje de refe-

rencia, pero nos enfocaremos en sólidos cilíndricos ya que se puede aplicar fácilmente la for-

mula Tc/J y comparar resultados.

Primero debemos crear un eje de referencia sobre el sólido que modelamos, para ello locali-

zamos la herramienta “Geometría de referencia” que se encuentra en la pestaña

“Operaciones” (Localizar Fig.11 para ver la lista de pestañas disponibles), después de hacer

clic en la herramienta “Geometría de referencia” seleccionamos la opción “Eje” .

Inmediatamente se despliega el menú “Eje” en la parte izquierda de la pantalla (Fig. 29), en

este menú vamos a seleccionar la opción “Superficie cilíndrica/cónica”

Y hacemos clic en la superficie cilíndrica del sólido modelado, para finalizar hacemos clic en

.

Fig. 29 – Eje de referencia sobre un Sólido.

Después de verificar que nuestro sólido posee un eje de referencia podemos regresar a la pes-

taña “Simulation” (Ver Fig. 11) > Crear nuevo estudio estático > Aplicar material y restric-

ciones. Si se cumplen todos estos pasos estamos listos para aplicar el torque, para ello vamos

a hacer clic derecho en la herramienta “Cargas Externas” (Fig. 20) y seleccionamos “Torsión”

(Fig. 21).

En la ventana “Fuerza/Torsión” (Torsor seleccionado) hay 2 cuadros para seleccionar las ca-

ras y referencias para nuestro torque, la ventana azul es para seleccionar la cara o superficie

en donde se va a aplicar el torque, la ventana rosada es para seleccionar el eje que creamos

anteriormente, ya que sobre este va a girar el torque.

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Al torque también se le pueden modificar unidades y magnitud, el proceso es igual al explica-

do en el tema “Fuerzas”, la Fig. 30 muestra un ejemplo de una barra empotrada con un torque

de 35N-m en su extremo libre. Para finalizar hacemos clic en

Fig.30 – Ejemplo de barra empotrada con un torque aplicado

Mallado

El mallado es una parte muy importante en el proceso de simulación, ya que gracias a este es

posible discretizar el modelo y resolver las ecuaciones planteadas en el problema por medio

de nodos.

Fig. 31 – Transformación del Modelo

Dependiendo de la finura del mallado (cantidad de nodos) los resultados pueden ser más exac-

tos o menos, crear una malla muy fina plantea muchas más ecuaciones, lo que significa que se

requiere más tiempo para ejecutar el estudio y visualizar los resultados.

19

Fig. 32 – Convergencia

SolidWorks permite modificar parámetros de mallado de acuerdo a la complejidad del mode-

lo, pero el objetivo de este documento no es entrar mucho en detalle en el campo de los Ele-

mentos Finitos.

Para crear una malla simple debemos localizar la herramienta “Malla” (Fig. 20), hacer clic

derecho encima de este y seleccionar “Crear Malla” .

La herramienta “Densidad de Malla” (Fig. 33) permite crear una malla gruesa o fina, depen-

diendo de la exactitud que queremos en el resultado de la simulación, para cambiar el factor

malla solo debemos deslizar el control que se encuentra en la herramienta “Densidad de Ma-

lla”. Para finalizar hacemos clic en , SolidWorks aplicará la malla automáticamente.

Fig.33 – Menú de mallado

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Fig. 34 – Ejemplo de un sólido con malla

Ejecución del estudio

Después de cumplir todos los requisitos para realizar un estudio planteados al comienzo de

este documento, podemos continuar con la parte analítica. Primero debemos ejecutar el estu-

dio, haciendo clic en la herramienta “Ejecutar” localizada en la pestaña “Simulation”

(Fig. 11). Para confirmar que el software está analizando el modelo, debe aparecer una venta-

na con el nombre del estudio, indicando el porcentaje y tiempo transcurrido.

Fig. 35 – Estado del estudio

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Cuando SolidWorks finaliza los cálculos, la ventana por defecto nos muestra nuestro solido

deformado, para este primer ejemplo vamos a utilizar una viga en voladizo, material ASTM

A36 Acero, de sección transversal 45x80mm y una longitud de 500mm, además se encuentra

sometida a una carga P de 75N en su extremo libre.

Fig. 36 – Diagramas de Cortante y Momento Flector de la viga

Lo primero que nos va a mostrar SolidWorks es el sólido deformado con una leyenda de valo-

res a su lado derecho, la cual vamos a aprender a interpretar. Sin embargo, para el estudio no

es necesario tener el sólido deformado, por eso vamos a devolverlo a su estado inicial hacien-

do clic en “Resultado de Deformada” que se encuentra en la pestaña “Simulation”.

Por defecto SolidWorks nos mostrara un trazado de tensiones Von Mises.

Fig.37 – Ventana por defecto Simulation

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Ahora debemos proceder a cambiar el tipo de resultado, en la parte inferior izquierda de Soli-

dWorks, se puede ver una carpeta llamada “Resultados” , en la cual aparecen 3

estudios realizados, el primer análisis generalmente se llama “Tensiones1” , el

segundo “Desplazamientos1” , y el tercero se llama “Deformaciones unita-

rias1” .

NOTA: El resultado mostrado en la ventana Simulation será aquel que se encuentre resaltado

en negrilla, para seleccionar cualquiera de los 3 estudios se hace doble clic encima de este.

Para cambiar el tipo de trazado (No el resultado) se hace doble clic encima del resultado se-

leccionado, A continuación se mostraran los diferentes tipos de análisis que se pueden ver en

SolidWorks Simulation.

Tensiones Desplazamientos Deformaciones Unitarias

SX: Tensión normal de X, σx UX: Desplazamiento en direc-

ción X

EPSX: Deformación unitaria

normal en Dir. X, εx

SY: Tensión normal de Y, σy UY: Desplazamiento en direc-

ción Y

EPSY: Deformación unitaria

normal en Dir. Y, εy

SZ: Tensión normal de Z, σz UZ: Desplazamiento en direc-

ción Z

EPSX: Deformación unitaria

normal en Dir. X, εx

TXY: Tensión cortante, τxy URES: Desplazamiento Resul-

tante

GMXY: Deformación unita-

ria cortante, γxy

TXZ: Tensión cortante, τxz RFX: Fuerza de Reacción X GMXZ: Deformación unita-

ria cortante, γxz

TYZ: Tensión cortante, τyz RFY: Fuerza de Reacción Y GMYZ: Deformación unita-

ria cortante, γyz

P1: Primera tensión principal, σ1 RFZ: Fuerza de Reacción Z ESTRN: Deformación unita-

ria equivalente

P2: Segunda tensión principal, σ2 RFRES: Reacción Resultante SEDENS: Densidad de ener-

gía

P3: Tercera tensión principal, σ3 ------- ENERGY: Energía total

VON: Tensión de Von Mises* ------- E1 : Primera deformación

unitaria principal, ε1

INT: Intensidad de tensión (σ1- σ3) ------- E2 : Segunda deformación

unitaria principal, ε2

ERR: Error de norma de energía ------- E3 : Tercera deformación

unitaria principal, ε3

CP: Presión de contacto -------

*La tensión de Von Mises para un punto definido en una sección transversal se calcula apli-

cando la formula:

Además, si se cumple el siguiente criterio se puede decir que el material ha fallado.

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Para cambiar el tipo de trazado visualizado se debe hacer doble clic encima del resultado que

se selecciono, por ejemplo, en el resultado “Tensiones1” vamos a seleccionar el trazado “SX”

en la pestaña “Visualizar” ya que nos permite ver los esfuerzos normales en dirección del eje

X (Sigma X). En la pestaña “Opciones avanzadas” se puede modificar como se quieren visua-

lizar los resultados, por ejemplo si el trazado de tensiones se quiere ver como vectores se chu-

lea la opción “Mostrar como trazado de vectores” La Fig.38 muestra como ejemplo un traza-

do de tensiones “SX”.

Fig.38 – Trazado de Tensiones “SX”

Si rotamos el sólido podemos notar la presencia de algunas concentraciones de esfuerzos en la

cara en donde empotramos el sólido (Fig. 39), por esto es que debemos aplicar el principio de

Saint-Venant, el cual nos indica que el corte debe hacerse alejado de las cargas y alejado de

los apoyos.

Fig.39 – Concentraciones de Esfuerzos

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Para poder realizar el corte y comenzar a analizar internamente el sólido debemos localizar la

herramienta “Cortar…”, para ello vamos a hacer clic derecho encima del resultado que esta-

mos visualizando (Por ejemplo “Tensiones1”) y luego hacemos clic en “Cortar…”

Fig.40 – Menú auxiliar de los trazados.

Por defecto SolidWorks cortara sobre el plano “Alzado”, sin embargo esto se puede cambiar

haciendo clic sobre el título “Alzado” (Entidad de referencia) que se encuentra en la pestaña

“Sección 1” y luego seleccionando el plano (Sobre el Sólido) que queremos hacer el corte, en

este caso seleccionaremos el plano “Vista Lateral”.

Fig.40 – Selección de plano para recorte de sección.

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Para cambiar la dirección de corte del plano se debe hacer clic sobre “Invertir dirección de

recorte” , para modificar distancia a la cual se va a hacer el corte simplemente se modifica

el valor que se encuentra el lado del icono “Distancia” . Si se desea hacer otro recorte si-

multáneamente es necesario chulear la caja que se encuentra al lado de la pestaña “Sección 2”

Y realizar todo el proceso mencionado anteriormente.

Si se desean eliminar todas las secciones creadas se debe hacer clic sobre el icono “Acti-

var/Desactivar recorte” . Para finalizar hacemos clic en .

Fig. 41 – Ejemplo de un sólido recortado

Podemos ver que el sólido recortado se encuentra casi que coloreado homogéneamente, pues

bien, ahí hay un problema, ya que nosotros necesitamos ver claramente la distribución de es-

fuerzos sobre esa sección transversal, para ello vamos a seguir 2 pasos:

1. Identificar valores máximos sobre la sección transversal

2. Cambiar rango de valores del grafico.

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Para poder identificar valores y saber cual va a ser el rango de valores del gráfico, debemos

hacer suposiciones de esfuerzos máximos sobre la sección transversal, la Fig.42 nos muestra

los puntos en donde sabemos que los esfuerzos se van a maximizar y el tipo de trazado que se

debe realizar, Por ejemplo: si vamos a analizar el estado de esfuerzos normales de una viga,

debemos escoger el trazado “SX”.

Fig.42 – Estados de esfuerzo comunes en secciones transversales.

Esfuerzo Normal: 2 Máximos, 1 Mínimo (0)

Esfuerzo Cortante (Transversal): 1 Máximo, 2 Mínimos (0)

Esfuerzo Cortante (Torsión Pura): 1 Máximo, 1 Mínimo(0)

NOTA: En SolidWorks Simulation los torques no se distribuyen polarmente sobre el plano de

análisis, por esto es necesario seleccionar el trazado “P1” ya que el esfuerzo principal va a ser

igual al TMáx por el círculo de Mohr.

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Para proceder a Identificar valores, vamos a localizar la herramienta “Identificar valores”

. Esta herramienta se encuentra en el menú que se activa después de hacer

clic derecho sobre el trazado que queremos identificar (Fig. 40).

Luego de tener la sección transversal en frente a nosotros podemos hacer clic sobre cualquier

parte de esta superficie, SolidWorks inmediatamente nos mostrara el valor sobre ese elemen-

to. Debido a que estamos trabajando sobre el trazado “SX”, sabemos que existen 3 puntos

clave para el análisis, hay dos en los extremos (Teóricamente serán máximos) y uno en el cen-

tro (Teóricamente será cero), entonces voy a hacer clic sobre esos 3 puntos en los que son

claves para mi análisis.

Fig. 45 – Identificación de valores

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Con estos valores podemos aclarar ciertas cosas:

1. Los puntos ubicados en los extremos poseen valores muy similares, a excepción del

signo, ya que la viga en su parte de abajo se encuentra efectivamente a compresión y

arriba se encuentra a tensión

2. El punto ubicado en el centro tiende a 0 como se esperaba.

3. Los valores indicados en el gráfico no coinciden con los máximos sobre la sección, es-

to era de esperarse ya que los valores máximos sobre el gráfico se deben a concentra-

ciones de esfuerzo.

Ahora vamos a proceder a graficar una tabla de valores, para ello vamos a hacer clic sobre el

icono “Plot” que se encuentra en la pestaña “Opciones de informe” inmediatamente una

ventana se abrirá. Para finalizar, cerramos la ventana Plot y hacemos clic en .

Fig. 46 – Gráfico de Resultados.

Con estos valores podemos asegurar casi en un 70% que la distribución de esfuerzos es co-

rrecta y además es lineal.

Ahora con estos 2 valores máximos que encontramos podemos modificar la tabla de valores

de acuerdo a nuestras necesidades, para ello vamos a volver al Submenú de algún trazado (En

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este caso “Tensiones1”), vamos a hacer clic derecho y luego seleccionamos “Opciones de

gráfico”.

En la pestaña “Opciones de visualización” vamos a seleccionar “Definido”, en el primer cam-

po introduciremos el valor mínimo, y en el segundo el valor máximo. Para finalizar hacemos

clic en .

NOTA: No es estrictamente necesario que los valores introducidos en los campos sean exac-

tos, con una aproximación el resultado se mostrara correctamente.

Fig.47 – Opciones de gráfico definido.

Inmediatamente cambiamos el rango de valores, la sección transversal se ve completamente

diferente, indicando con una escala de colores adecuada los valores máximos y valores míni-

mos.

Si a partir de este momento tomamos una serie de valores sobre la sección transversal de for-

ma recta y la graficamos, podemos ver claramente que la distribución de esfuerzos efectiva-

mente es lineal.

Gracias a este grafico podemos ver que inmediatamente se pasa sobre el eje neutro los valores

dejan de ser positivos y pasan a ser negativos.

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Fig. 49 – Gráfica con 80 valores, tendencia lineal.

Como complemento a este documento, enseñaremos a trazar los esfuerzos vectorialmente, de

forma que se pueda comparar visualmente con resultados teóricos (Fig. 42).

Vamos a hacer clic derecho sobre el resultado visualizado (En este caso “Tensiones1”) y va-

mos a seleccionar “Editar definición”, en la pestaña “Opciones Avanzadas” seleccionaremos

la opción “Mostrar como trazado de vectores”, para finalizar hacemos clic en .

Fig. 50 – Ejemplo de trazado de vectores, en la izquierda un eje sometido a torsión pura, en la derecha una

viga con su trazado de esfuerzos normales.