DISEÑO DE UNA MENSULA MEDIANTE EL ALGORITMO COMPUTACIONAL ANSYS

diseñeo de una mensula mediante el algoritmo

conputacional ansys

Diseño de una mensula de carga especial mediante el algoritmo computacional ANSYS paso a paso dando cargas y soportes

Diseño, Análisis de cargasy esfuerzos.

DISEÑO E INGENIERÍA ASISTIDO POR COMPUTADORAProyecto Equipo No. 1

OBJETIVO

Analizar mediante elementos finitos (ansys inc.) la estructura de una mensula, se llevara a cabo el análisis estatico y nodal, se determinara el comportamiento de la estructura de la pieza.

Aprender a utilizar un algoritmo computacional de elementos finitos (Ansys) en el que empleara tanto el diseño asistido por computadora (CAD) como la ingeniería asistida por computadora (CAE).

JUSTIFICACION


En la actualidad el uso de mensulas en el campo de la industria es de buena importancia, ya que estas son capazes de sostener objetos según sus limites de resistencia.

El análisis es de vital importancia para conocer los valores de esfuerzos máximos en los que operara de forma normal, y si esta trabaja en forma anormal saber cual es el limite de carga antes de llegar a su fractura, todo esto con ayuda de herramientas computacionales.

METODOLOGIA

Seleccionar una mensula a modelar, esta debe seleccionarse según las capacidades del diseñador.


Al tener seleccionada la mensula se procede a cuantificar medidas para obtener resultados coherentes y mas precisos.

Antes de empezar a modelar considera las partes principales que sufren los esfuerzos para que el modelo sea de menor dificultad al modelar.

Una vez obtenidas las partes principales de la mensula, empezar el modelado en el algoritmo computacional:

Preprocessor: selección de materiales, modelado, mallado.

Solve: aplicación de cargas y apoyos, solucionar mallas.

General postproc: presentación de resultados

Obtener conclusiones.

METAS

-Desarrollar conocimientos básicos para trabajar en el entorno del algoritmo Ansys®


-Aplicar los conocimientos obtenidos en diseño mecanico, para establecer tanto materiales y condiciones de cargas que se aplican en un cuerpo.

-Obtener resultados realistas del comportamiento de una pieza mecanica para su aplicación en ámbitos industriales.

-Dar limites de carga de mensula para usarlas con seguridad y estas tengan mas vida útil, esto reducirá costos de mantenimiento.

DESARROLLO

1.- seleccionar el tipo de análisis

MENU/PREFERENCES


EN LA VENTANA QUE SE DESPLIEGA CLICAMOS SOBRE LA CASILLA DE “STRUCTURAL” Y LUEGO CLICK EN “OK”

2.- seleccionar el tipo de material

PREPROCESSOR/ELEMENT TYPE/ADD-EDIT-DELETE

EN LA VENTANA QUE APARESCA SELECCIONAR: ADD… EN LA SEGUNDA VENTANA SELECCIONAR :

SHELL/ELEASTIC 4 NODES 63 OK Y LUEGO CLOSE

3.- determinar el espesor del material en constantes reales

PREPROCESSOR/REAL CONSTANTS/ADD-EDIT-DELETE


EN LA VENTANA ADD… EN LA MISMA OK Y SE ABRIRA UNA VENTANA EN LA QUE ESCRIBIREMOS 2 COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA, OK, Y DESPUES CLOSE

4.- definir el material a utilizar:

PREPROCESSOR/MATERIAL PROPS/MATERIAL MODEL…

STRUCTURAL-LINEAR-ELASTIC-ISOTROPIC

ESCRIBIMOS EN EX=7.2E4 PRXY=.33 OK Y LUEGO CERRAR VENTANA

5.- crear los puntos que regirán al modelo

MENU/PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/KEYPOINST/IN ACTIVE CS

1 -50.00000 0.000000 -50.00000 APPLY 2 50.00000 0.000000 -50.00000 APPLY 3 50.00000 0.000000 50.00000 APPLY 4 -50.00000 0.000000 50.00000 APPLY 5 -50.00000 -50.00000 50.00000 APPLY 6 50.00000 -50.00000 50.00000 OK………………VISTA ISOMETRICA PARA APRESIAR LOS PUNTOS


6.- unir los puntos por medio de lineas con el siguiente comando:

MENU/ PREPROCESSOR/ MODELING/ CREATE/ LINES/ LINES/ STRAIGHT LINE

PINCANDO DE PUNTO A PUNTO


7.- crear un radio de filete en las líneas con el siguiente comando:

MENU/ PREPROCESSOR/ MODELING/ CREATE/ LINES/ LINE FILLET

SELECCIONAR DOS LINEAS Y CLICK EN APPLY

8.- CREAR AREAS

PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/AREAS/ARBITRARY/BY LINES…


SELECCIONAR LAS 6 LINEAS QUE CON FORMARAN EL AREA (4 RECTAS, 2 CURVAS)

9.- cambio de sistemas de coordenadas global al WP

WORKPLANE/CHANGE ACTIVE CS TO/WORKING PLANE…

WORKPLANE/DISPLAY WORKING PLANE

WORKPLANE/OFFSET WP BY INCREMENTS…

10.- crear el area del circulo central

PREPROCESSOR/MODELING/CRATE/AREAS/CIRCLE/SOLID CIRCLE


WPX=0

WPY=0

RADIOUS=30

OK

11.- restar el area creada

OPERATE/BOOLEANS/SUBSTRACT/AREAS

SELECCIONAR RECTANGULO-OK

SELECCIONAR CIRCULO-OK

12.- colocar WP segun 3 puntos para generar los otros taladros

WORKPLANE/ALIGN WP WITH/KEYPOINTS


A) SELECCIONAR KP NUEVO ORIGEN DE COODENADASB) SELECCIONAR KP PARA XC) SELECCIONAR KP PARA Y

OK

13.- crear las areas en las que se atornillara la pieza

PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/AREAS/CIRCLE/SOLID CIRCLE

WPX=20

WPY=0

RADIOUS=10

OK

14.- COPIAR EL AREA RECIEN CREADA

PREPROCESSOR/MODELING/COPY/AREAS

SELECCIONAMOS EL CIRCULO Y OK EN LA VENTANA QUE SE ABRE ESCRIBIR 60 EN DX

15.- RESTAR LAS AREAS RECIEN CREADAS


OPERATE/BOOLEANS/SUBSTRACT/AREAS

SELECCIONAR RECTANGULO-OK

SELECCIONAR LOS CIRCULOS-OK

16.- COLOCAR WP COINCIDENTE EN EL SISTEMA DE COORDENADAS GLOBAL Y TRASLADARLO AL CUADRO DEL CIRCULO MAYOR

WORPLANE/ALIGN WP WITH/GLOBAL CARTESIAN

WORKPLANE/OFFSET WP TO/KEYPOINTS


17.- crear un punto que definira la altura del cilindro

PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/KEYPOINTS/IN ACTIVE CS

0,0,60---------OK

18.- crear la linea entre el WP y el punto creado

PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/LINES/LINES/STRAIGHT LINE

19.- extruir el circulo a lo largo de la linea

PREPROCESSOR/OPERATE/EXTRUDE/LINES/ALONG LINES…

SELECCIONAR LAS CUATRO LINEAS QUE DEFINEN EL CIRCULO---OK


SELECCIONAR LA LINEA CREADA—OK

20.- crear la deformacion de el cilindro

Cambiar el plano de trabajo

WORKPLANE/OFFSET WP BY INCREMENST

SUBIR A 10 EN SNAP Y PICAR 30 VECES EN +Z

21.- CREAR UNA ESFERA

PREPROCESSOR/MODELING/CREATE/VOLUMES/SPHERE/SOLID SPHERE

X=0

Y=0

RADIOUS=5


OK

22.- DIVIDIR AREA POR VOLUMEN

PREPROCESSOR/MODELING/OPERATE/BOOLEANS/DIVIDE/WITH OPTIONS/AREA BY VOLUME

PICAR LAS DOS AREAS DEL CILINDRO EN LAS QUE SE ENCUENTRA LA ESFERA ----OK

PICAR LA ESFERA---OK

EN LA VENTANA QUE APARESCA ----OK

23.- PEGAR TODAS LA AREAS PARA QUE FUNCIONEN COMO UNA SOLA ENTIDAD

PREPROCESSOR/MODELING/OPERATE/BOOLEANS/GLUE/AREAS… PICK ALL----OK

24.- MALLADO

PREPROCESSOR/MESHING/MESH TOOL

EN LA VENTANA:


LINES---SET

PICAR LAS 12 LINEAS DE EL CILINDRO---APPLY

EN LA VENTANA QUE SE ABRE INDICAR EN NDIV 20 Y QUITAR EL YES----APPLY

PICAR LAS 4 LINEAS DE FILETE----APPLY

NDIV=5---APPLY

PICAR LAS 7 LINEAS RESTANTES---OK

NDIV=10---OK

EN LA VENTANA MESH TOOL----MESH----PICK ALL

25.- APLICAR LOS APOYOS

LOADS/DEFINE LOADS/APPLY/STRUCTURAL/DISPLACEMENT/ON LINES ----SELECCIONAR LAS 4 LINEAS EN CADA UNO DE LOS TALADROS (AGUJEROS PEQUEÑOS)

EN LA VENTANA QUE APARESCA SELECCIONAR ALL DOF Y OK


26.- APLICAR FUERZAS

LOADS/DEFINE LOADS/APPLY/STRUCTURAL/FORCE-MOMENT/ON KEYPOINST

SELECCIONAR EL PUNTO DEL CILINDRO SOBRE EL QUE ESTA EL DEFECTO---OK

SELECCIONAR EN DIRECCION DE LA FUERZA: FZ

VALOR : -500

27.- RESOLVER:

SOLUTION/SOLVE/CURRENT LS


RESULTADO

A continuación se muestran los resultados obtenidos después de que el software resolviera las mallas.

Esfuerzos de los desplazamientos


Esfuerzos de von-misses

ESFUERZOS EN DESPLAZAMIENTOS CON CARGA DE -1000 N


ESFUERZOS DE VON-MISSES CON CARGA DE -1000 N


ESFUERZOS EN DESPLAZAMIENTOS SIN DEFECTO CON CARGA DE -600 N


ESFUERZOS DE VON-MISSES SIN DEFECTO CON CARGA DE -600 N


CONCLUSIONES


Para una larga vida útil de una mensula es necesario utilizarla bajo cargas limites, para que esta no sufra deformaciones respecto a la elasticidad y plasticidad del material con el que están constituidas, el crear reforzamientos entre esquinas es una buena opción para reducir los esfuerzos producidos.

9.- REFERENCIAS (formato APA)

-ANSYS(R) Product Launcher Release 11.0 (Build: 2007.0110)


Copyright(c) 1994-2007 by SAS IP as an unpublished work.Proprietary data - unauthorized use, distribution, or duplication is prohibited. All rights reserved.

- McCormac,J (2002) diseño de estructuras de acero

Edit.Alfaomega,

O


ANÁLISIS DE UNA MENSULA POR

ELEMENTOS FINITOS

MARTINEZ TORRES JUAN CARLOS

MEDINA MONTERO LEYDI LAURA

SASTRE CASTRO JULIO CESAR

SOSA SOLIS CARLOS

DISEÑO DE UNA MENSULA MEDIANTE EL ALGORITMO COMPUTACIONAL ANSYS

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