evaluación mediante ansys de la resistencia a fatiga de uniones ...

EVALUACIÓN MEDIANTE ANSYS DE LA RESISTENCIA A

FATIGA DE UNIONES SOLDADAS DE CARROCERÍAS DE

VEHÍCULOS DE TRANSPORTE.

MASTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA MECÁNICA

Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales

Universidad Politécnica de Madrid

Edgar Sarmiento M14049

Tutores: Dr. Enrique Alcalá Fazio

Daniel Arribas Mantelli

Evaluación mediante Ansys de la resistencia a fatiga de uniones soldadas de carrocerías de vehículos de transporte.

1

AGRADECIMIENTOS

A Mi esposa, por su incondicional apoyo y ayuda en la elaboración de este trabajo,

por ser mi compañera de aventura de vida.


2

RESUMEN

En la fabricación de coches y vagones de transporte de vehículos ferroviarios, se utiliza a

la soldadura como medio para la unión de juntas de los componentes y ensamblajes de los

mismos. Los requisitos que deben cumplirse para cualquier construcción soldada son la

seguridad y la fiabilidad, para lo cual es de suma importancia realizar el análisis del

comportamiento a fatiga de cada soldadura, ya que éste fenómeno influye de forma directa

en la durabilidad de la estructura.

La fatiga es la causa de fallo más común en estructuras soldadas, así como el criterio de

diseño más exigente. Por lo que debe realizarse una consideración en detalle de las zonas

con mayor probabilidad de fallo por fatiga, es decir, discontinuidades en la sección del

material, concentración de tensiones, y en defectos propios del proceso de fabricación de

las uniones soldadas de una estructura.

El código técnico DVS 1612; 2014-08 es uno de los más aplicados para la evaluación de

resistencia a la fatiga, este código utiliza el método de la tensión nominal. Sin embargo es

importante realizar previamente el análisis numérico de las uniones soldadas del diseño de

construcción mediante el método de los elementos finitos (MEF) a través del programa

informático Ansys. Se evalúa la fatiga a través de modelos que se encuentran validados

mediante ensayos de extensiometría y cuyos resultados están recogidos en normas y

códigos como este.

Como se ha indicado, existe la necesidad de que a través de un software como Ansys se

pueda de manera automática aislar los elementos adyacentes a una soldadura, clasificar

las principales soldaduras de acuerdo a su tipo de junta, aplicar varios estados de carga y

obtener las tensiones en todos los elementos de las soldaduras con referencia a un sistema

de coordenadas local; para que posteriormente se dé un tratamiento a estos datos de una

manera más ágil que permita una evaluación precisa de los elementos de la soldadura que

no están cumpliendo con código técnico DVS 1612;2014-08. Ya que usualmente la

aplicación de este tipo de normas o códigos se realiza de manera manual o poco

automatizada, resultando un proceso tedioso y complicado.

En el presente trabajo de fin de master se presenta una metodología para facilitar la

aplicación del código técnico DVS 1612; 2014-08, para la evaluación de la resistencia a la

fatiga de uniones y juntas soldadas.


3

En el capítulo 1, se parte de una introducción que plantea los antecedentes en la industria,

la importancia de la consideración del fenómeno de la fatiga en el diseño de estructuras y

en especial de vehículos ferroviarios, y se justifica la implantación de una metodología para

la aplicación de una de las normativas técnicas más usadas en el sector ferroviario, como

lo es la DVS 1612; 2014-08.

En el capítulo 2, se indica el objetivo principal del presente trabajo de fin de master el cual

es evaluar con la ayuda del software comercial Ansys, la resistencia a la fatiga de uniones

soldadas de carrocerías de vehículos de transporte ferroviario.

En el capítulo 3 se explica el fenómeno se la fatiga, sus características, factores y

definiciones más importantes. Posteriormente se hace una exposición del estado del arte

sobre los principales métodos para calcular la resistencia a la fatiga en estructuras

soldadas, entre los más utilizados están: método de la tensión nominal, método del punto

crítico, método de entalladura, y método de mecánica de fractura [LEFM]. Se explica el

principio básico de cada método y se cita una comparación de estos métodos de

evaluación. Por último, dentro de este capítulo se proporciona una introducción al método

de elementos finitos [MEF] explicando las bases sobre este método de análisis numérico.

En el capítulo 4 se trata la metodología usada en el presente trabajo, describiendo primero

el software Ansys y sus características básicas, los tipos básicos de elementos finitos y

una introducción al lenguaje paramédico de programación de Ansys [APDL].

Posteriormente se realiza un análisis de las formas de simular una unión soldada mediante

elementos finitos, se analiza las ventajas desventajas de usar elementos solidos o

elementos de área [shell] para justificar la elección en este trabajo de usar elementos de

área para el análisis de resistencia a la fatiga.

Por último dentro del capítulo 4 se explica el código técnico DVS 1612; 2014-08, uno de

los códigos más usados para la evaluación de la fatiga en vehículos ferroviarios que usa el

método de evaluación de fatiga mediante la tensión nominal en base a detalles

constructivos de las uniones juntas soldadas. Se explican los conceptos básicos

necesarios para comprender su utilización y como se efectúa la evaluación de resistencia

a la fatiga aplicando el código.

En el capítulo 5 se explica la rutina realizada en lenguaje APDL para clasificar, y obtener

las tensiones normales y cortantes necesarias para la aplicación del código técnico DVS


4

1612; 2014-08. Se explica el uso de un fichero Excel que se ha realizado para aplicar la

evaluación a la fatiga de acuerdo al código técnico mencionado.

Por último se presentan las conclusiones, en las cuales se indica que se realizó una rutina

de programación en lenguaje APDL de Ansys, que permite de manera automática aislar

los elementos adyacentes a una soldadura, clasificarlos de acuerdo al tipo de soldadura y

obtener las tensiones longitudinales y perpendiculares que se necesitan para aplicar en

posterior la evaluación de resistencia a la fatiga de acuerdo al código técnico DVS 1612;

2014-08, reduciendo de manera importante el tiempo necesario para aplicar este tipo de

códigos técnicos, y a través de Excel determinar los elementos que no pasan la evaluación

de la resistencia a la fatiga en su diseño para que sean rediseñados o revisados,

produciendo que la evaluación de la fatiga de estructuras de vehículos ferroviarios se

vuelve más ágil, ahorrando tiempo en su análisis.

PALABRAS CLAVE:

Soldadura, fatiga, resistencia, DVS1612, elementos finitos, Ansys, vehículo, ferroviario.

CODIGOS UNESCO:

331209 Resistencia de materiales

331300 Tecnología e ingeniería Mecánica

332399 Otras de tecnologías de los ferrocarriles


5

INDICE

1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................11

1.1 Antecedentes .....................................................................................................11

1.2 Justificación .......................................................................................................12

2 OBJETIVOS .............................................................................................................13

2.1 Objetivo general ................................................................................................13

2.2 Objetivos específicos .........................................................................................13

3 BASE TEÓRICA .......................................................................................................14

3.1 Fatiga ................................................................................................................14

3.1.1 Mecanismo de fallo de fatiga ......................................................................14

3.1.2 Cargas cíclicas en fatiga .............................................................................15

3.1.3 Resistencia a la fatiga .................................................................................16

3.2 Fatiga en uniones soldadas ...............................................................................17

3.2.1 Factores que influyen en la resistencia a la fatiga .......................................18

3.3 Métodos de evaluación de la fatiga ....................................................................19

3.3.1 Método de la tensión nominal .....................................................................19

3.3.2 Método de la tensión del punto crítico (Hot spot stress) ..............................21

3.3.3 Método de la tensión de entalladura ...........................................................22

3.3.4 Método de la mecánica de fractura. ............................................................23

3.3.5 Comparación de métodos ...........................................................................24

3.4 Introducción a los elementos finitos ...................................................................25

3.4.1 Pre procesado ............................................................................................25

3.4.2 Proceso ......................................................................................................25

3.4.3 Post procesado ...........................................................................................25

4 METODOLOGÍA .......................................................................................................26

4.1 Introducción software Ansys APDL ....................................................................26

4.1.1 Tipos de elementos ....................................................................................27

4.1.2 Elementos lineales......................................................................................27

4.1.3 Elementos tipo área ....................................................................................28

4.1.4 Elementos de volumen ...............................................................................28

4.1.5 Lenguaje APDL de Ansys ...........................................................................29

4.2 Análisis de soldaduras mediante MEF. ..............................................................30

4.2.1 Análisis de soldaduras mediante elementos solidos ...................................30

4.2.2 Análisis de soldaduras mediante elementos de área. .................................31

4.3 Norma DVS 1612; 2014-08 ................................................................................32


6

4.3.1 Categoría de esfuerzo ................................................................................33

4.3.2 Categoría de seguridad ..............................................................................33

4.3.3 Clases de ejecución de soldeo ...................................................................33

4.3.4 Principio de la evaluación de la fatiga. ........................................................34

4.3.5 Evaluación resistencia a la fatiga ................................................................34

5 RESULTADOS .........................................................................................................39

5.1 Diagrama de la rutina en lenguaje APDL ...........................................................39

5.2 Modelo básico ...................................................................................................41

5.2.1 Asignación de material ...............................................................................43

5.2.2 Aislamiento preliminar de los elementos adyacentes a cada soldadura: .....43

5.3 Aplicación de estados de carga: ........................................................................44

5.4 Clasificación de todas las soldaduras presentes en el diseño básico.................45

5.5 Obtención de tensiones nominales ....................................................................48

5.5.1 Exportación de los datos obtenidos. ...........................................................50

5.6 Post procesado de datos en Microsoft Excel. ....................................................51

5.6.1 Importación de los ficheros txt ....................................................................51

5.6.2 Cálculo de los valores para las tensiones mínimas y máximas, ratio de

tensiones y factor de seguridad. ...............................................................................52

5.6.3 Análisis de distribución de tensiones ..........................................................59

5.6.4 Realización de un segundo análisis: ...........................................................60

5.6.5 Identificación de las soldaduras que no cumplen la norma. ........................61

5.6.6 Informe de resultados. ................................................................................62

6 CONCLUSIONES .....................................................................................................64

7 LINEAS FUTURAS ...................................................................................................65

8 BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................66

9 ANEXOS...................................................................................................................68

9.1 Detalle curvas MKJ acero S355 .........................................................................68

9.2 Detalle curvas MKJ acero S235 .........................................................................69

9.3 Detalle curvas MKJ cortantes acero S235 y S355 .............................................70

9.4 Resumen comando *GET de Ansys ..................................................................71

9.5 Código rutina de clasificación en lenguaje APDL ...............................................72


7

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Micro y macro fenómeno de la fatiga de un material ........................................14

Figura 2: Rotura por fatiga ..............................................................................................14

Figura 3: Parámetros de una carga cíclica .....................................................................15

Figura 4: Tipos de cargas cíclicas ...................................................................................16

Figura 5: diagrama S-N o curva de Wöhler .....................................................................17

Figura 6: Defectos en juntas de soldaduras a tope y en T .............................................18

Figura 7: Influencia de la condición superficial en la resistencia a la fatiga .....................18

Figura 8: Ejemplos de curvas S-N para diferentes tipos de uniones soldadas ................20

Figura 9: Ejemplo de distribución de tensiones en juntas soldadas .................................20

Figura 10: Distribución de tensiones en la proximidad de una soldadura en ángulo, y

ubicación de la tensión nominal. ......................................................................................21

Figura 11: Extrapolación del punto crítico. ......................................................................21

Figura 12: Punto de medición del esfuerzo ....................................................................22

Figura 13: Radio efectivo ................................................................................................23

Figura 14: Tasa de propagación de una grieta vs el rango de intensidad de la tensión o

esfuerzo ...........................................................................................................................24

Figura 15: Comparación cualitativa de precisión y complejidad de los cuatro métodos. ..24

Figura 16: Partes interfaz gráfica de usuario (GUI) Ansys APDL. ....................................26

Figura 17: Ejemplos de elementos lineales. ....................................................................27

Figura 18: Ejemplo de elemento 2D o de área. ...............................................................28

Figura 19: Ejemplo de elementos Shell. ..........................................................................29

Figura 20: Ejemplo elemento solido 3D...........................................................................29

Figura 21: Métodos de obtener tensiones y tensiones para evaluación de fatiga. ..........30

Figura 22: Modelos de elementos finitos mediante área (shell) y sólidos. .......................31

Figura 23: Comparación entre modelado por sólidos y por elementos de área. ..............32

Figura 24: Ejemplo unión soldada, apéndice B DVS 1612; 2014-08. ..............................35

Figura 25: Tensiones en una soldadura en concordancia con DVS 1612; 2014 08 .........35

Figura 26: Diagramas MKJ para tensiones normales para acero S355 ...........................37

Figura 27: Diagramas MKJ para tensiones normales para acero S235 ...........................37

Figura 28: Diagramas MKJ para tensiones cortantes para aceroS355 y S235. ...............38

Figura 29: Rutina preliminar de clasificación y evaluación de soldaduras .......................39

Figura 30: Rutina de clasificación y obtención de resultados de soldaduras ...................40

Figura 31: Modelo básico de la geometría de ejemplo. ...................................................41

Figura 32: Uniones creadas en el modelo ejemplo .........................................................42


8

Figura 33: Propiedades de todos los materiales asignados ............................................43

Figura 34: Aislamiento de los elementos adyacentes a cada soldadura..........................44

Figura 35: Aplicación de cargas y condiciones de contorno ............................................45

Figura 36: Puntos de un plano ........................................................................................45

Figura 37: Sección de rutina de clasificación de soldaduras. ..........................................47

Figura 38: Identificación de cada grupo de soldaduras ...................................................47

Figura 39: Clasificación de todas las soldaduras presentes en el modelo. ......................48

Figura 40: Tensiones, y orientación apropiada en los elementos de una soldadura. .......48

Figura 41: Sistema de coordenadas locales ...................................................................49

Figura 42: Definición de ETABLE....................................................................................49

Figura 43: ETABLE con datos guardados .......................................................................50

Figura 44: Exportación de los datos obtenidos en Ansys a un fichero txt. .......................51

Figura 45: Importación de los datos obtenidos en Ansys de los ficheros txt a fichero Excel

........................................................................................................................................52

Figura 46: Cálculo automático de los valores para las tensiones mínimos y máximos, ratio

de esfuerzo y factor de seguridad para las tensiones longitudinales, transversales,

normales y cortantes. .......................................................................................................52

Figura 47: Determinación de tensiones fluctuantes .........................................................53

Figura 48: Identificación de soldaduras y elementos en aquellas que no necesitan un

tratamiento “Ok” y las que necesitan un tratamiento posterior “falla” y “revisar” en relación

a la curva F2- ...................................................................................................................56

Figura 49: Filtrado de los elementos con la leyenda “falla” y “revisar” .............................57

Figura 50: Representación gráfica de los elementos analizados para cada uno de sus

tensiones. ........................................................................................................................57

Figura 51: Visualización de resultados de Tensiones normales .....................................58

Figura 52: Visualización de resultados de Tensiones normales en valor absoluto .........58

Figura 53: Visualización de resultados de Tensiones cortantes .....................................59

Figura 54: Distribución de tensiones mínimas y máximas ...............................................59

Figura 55: Asíntota de distribución de tensiones. ............................................................60

Figura 56: Pestaña Resultados (2) del fichero Excel y selección de la curva

correspondiente. ..............................................................................................................61

Figura 57: Identificación de las soldaduras que no cumplen la norma. ...........................62

Figura 58: Informe de soldaduras que fallan. ..................................................................63

Figura 59: Graficas de soldaduras del segundo análisis .................................................63


9

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Métodos de evaluación de la fatiga recomendados por la IIW ............................19

Tabla 2: Entidades en Ansys ...........................................................................................27

Tabla 3: Comandos APDL más usados en este trabajo. ..................................................30

Tabla 4: Categoría de esfuerzo, tabla 1 de la DIN/UNE 15085-3 ....................................33

Tabla 5: Clases de ejecución de soldeo (tabla 2 UNE 15085-3) ......................................34

Tabla 6: Estados de carga asignados al modelo ..............................................................44

Tabla 7: Tipos de soldaduras clasificadas ........................................................................46

Tabla 8: Criterios de identificación de elementos de acuerdo a su factor de seguridad. ...56


10

ABREVIATURAS

LEFM [Linear Elastic Fracture Mechanics] método de mecánica de fractura

MEF método de los elementos finitos

Ansys Software comercial de MEF

APDL Lenguaje de programación paramétrico de Ansys.

ASTM Asociación americana para el Ensayo y Materiales

smax Tensión máxima

smin Tensión mínima

sm Tensión media

sa Amplitud de tensión

R Ratio de tensiones

IIW Instituto Internacional de Soldadura

σll Máxima tensión longitudinal a la soldadura

σ Máxima tensión Transversal a la soldadura

σzul Tensión normal admisible máxima en los rangos tensiones

σll, zul Tensión normal longitudinal admisible máxima en los rangos

tensiones

σ, zul Tensión normal Transversal admisible máxima en los rangos

tensiones

σo Valor absoluto de Tensión máxima

σu Valor absoluto de Tensión mínima

σo,zul Valor absoluto de la tensión superior admisible.

DVS Asociación Alemana de procedimientos de soldadura y afines.

SZmin, SYmin,

SXmin, SXZmin Tensiones mínimas obtenidas en Ansys

SZmax, SXmax,

SYmax,SXZmax Tensiones máximas obtenidas en Ansys


11

1 INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

Con el paso del tiempo, el progreso de la industria ferroviaria ha sido constante, llegando

a desarrollar modelos de alta tecnología los cuales incluyen ente otros aspectos, unos

exigentes niveles de seguridad en el diseño estructural de los mismos.

En la fabricación de coches y vagones de transporte de vehículos ferroviarios, se utiliza a

la soldadura como medio para la unión de juntas de los componentes y ensamblajes de los

mismos. Los requisitos que deben cumplirse para cualquier construcción soldada son la

seguridad y la fiabilidad, para lo cual es de suma importancia realizar el análisis del

comportamiento a fatiga de cada soldadura, ya que éste fenómeno influye de forma directa

en la durabilidad de la estructura.

La fatiga es la causa de fallo más común en estructuras soldadas, así como el criterio de

diseño más exigente. Por lo que debe realizarse una consideración en detalle de las zonas

con mayor probabilidad de fallo por fatiga, es decir, discontinuidades en la sección del

material, concentración de tensiones, y en defectos propios del proceso de fabricación de

las uniones soldadas de una estructura.

Hay muchos métodos experimentales para pruebas de fatiga, siendo estos muy caros y

consumen mucho tiempo; sin embargo, también hay varios métodos analíticos que han

sido estudiados y validados mediante ensayos, y que pueden ser utilizados para la

predicción del comportamiento a la fatiga en las uniones soldadas. Varios autores como

por ejemplo Radaj D. (1), Hobbacher A. (2), Dong P. (3) entre otros, que citan en este

trabajo, han estudiado los métodos más utilizados como el método de la tensión nominal,

método del punto crítico, método de entalladura, y método de mecánica de fractura LEFM.

Así mismo varios organismos han emitido códigos y normas técnicas para la evaluación de

la fatiga en vehículos ferroviarios, y entre las más importantes están las recomendaciones

emitidas por el Instituto internacional de soldadura (IIW) (4), las normas emitidas por la

Asociación Alemana de procedimientos de soldadura y afines (DVS) (5) (6), Unión

internacional de ferrocarriles (UIC) entre otros.


12

1.2 Justificación

El código técnico DVS 1612; 2014-08 es uno de los más aplicados para la evaluación de

resistencia a la fatiga, este código utiliza el método de la tensión nominal. Sin embargo es

importante realizar previamente el análisis numérico de las uniones soldadas del diseño de

construcción mediante el método de los elementos finitos (MEF) a través del programa

informático Ansys. Se evalúa la fatiga a través de modelos que se encuentran validados

mediante ensayos de extensiometría y cuyos resultados están recogidos en normas y

códigos como este.

Como se ha indicado, existe la necesidad de que a través de un software como Ansys se

pueda de manera automática aislar los elementos adyacentes a una soldadura, clasificar

las principales soldaduras de acuerdo a su tipo de junta, aplicar varios estados de carga y

obtener las tensiones en todos los elementos de las soldaduras con referencia a un sistema

de coordenadas local; para que posteriormente se dé un tratamiento a estos datos de una

manera más ágil que permita una evaluación precisa de los elementos de la soldadura que

no están cumpliendo con código técnico DVS 1612;2014-08. Ya que usualmente la

aplicación de este tipo de normas o códigos se realiza de manera manual o poco

automatizada, resultando un proceso tedioso y complicado.

En el presente trabajo de fin de master se crea una rutina en Ansys para evaluar la

resistencia a la fatiga de uniones soldadas de vehículos de transporte ferroviario y que

posteriormente, mediante un tratamiento de los datos, se realice la evaluación de la

resistencia a la fatiga de las soldaduras de un vehículo ferroviario de una manera más ágil

y rápida.


13

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

Evaluar y automatizar con la ayuda del software comercial Ansys, la resistencia a la fatiga

de uniones soldadas de carrocerías de vehículos de transporte ferroviario, optimizando el

tiempo necesario para realizar el análisis de una estructura soldada.

2.2 Objetivos específicos

Crear una rutina de programación en lenguaje APDL de Ansys que permita: aislar los

elementos adyacentes a una soldadura, clasificar todas las soldaduras que pueden

están presentes en un modelo básico, aplicar varios estados de carga y obtener los

resultados de las tensiones en todos los elementos de la soldadura con referencia a un

sistema de coordenadas local.

Realizar un primer tratamiento a los resultados obtenidos en Ansys en base al código

técnico DVS 1612; 2014-08, para determinar tensiones mínimas y máximas, ratio de

tensiones y factor de seguridad, y evaluar todas las soldaduras del modelo con la de

las curvas de dicho código (curva F2-). Todo esto para que en un primer paso se

puedan aprobar los elementos o soldaduras que cumplen con la curva menor.

Realizar un segundo tratamiento de los elementos en los que el factor de seguridad

esté por encima o muy cercano al valor que estipula el código técnico DVS 1612; 2014-

08. Segundo tratamiento en el cual el usuario asigne a cada una de estos elementos la

curva correspondiente de acuerdo al apéndice B de dicho código técnico con la que

desee evaluar la resistencia a la fatiga, de acuerdo a las características constructivas

de cada una y al tipo de esfuerzo, y permita identificar claramente los elementos que

no cumplen la norma.

Generar un informe de las soldaduras que no cumplen con la norma DVS 1612;2014-

08 el cual incluya: la identificación del tipo de soldadura, línea y elemento, resultados

de las tensiones longitudinales, transversales y normales, resultados de las tensiones

cortantes y gráficas de las curvas con las que han sido analizados dichos elementos.


14

3 BASE TEÓRICA

3.1 Fatiga

La ASTM define la fatiga de un material como “el proceso de cambio estructural localizado,

permanente y progresivo; sufrido por un material sujeto a condiciones que le producen

tensiones y deformaciones en uno o varios puntos, y que puede conducir a la producción

de grietas o a la fractura después de un número suficiente de fluctuaciones” (7).

3.1.1 Mecanismo de fallo de fatiga

El mecanismo de fallo de un material debido al fenómeno de fatiga, se origina por el

movimiento de dislocaciones, pasando al inicio por una nucleación de microfisuras en

bandas de deslizamiento, siguiendo una propagación de microfisuras por mecanismos de

deslizamiento, propagación de macro fisuras y finalmente se produce la fractura del

material. Sin embargo se puede describir este fenómeno mediante análisis de tensiones y

deformaciones a nivel macroscópico de acuerdo a la mecánica de medios continuos.

Figura 1: Micro y macro fenómeno de la fatiga de un material (1)

Cuando se presenta una falla por fatiga se tienen las siguientes características presentes

en la rotura (8):

Punto distintivo de generación de la grita.

Marcas de playa, indican el crecimiento de la fractura

Región de fractura o rotura final

Figura 2: Rotura por fatiga (8)


15

3.1.2 Cargas cíclicas en fatiga

Las cargas que producen fatiga, tienen la característica de variar su valor con el tiempo.

Estas cargas fluctuantes tienen como principales parámetros, los siguientes:

Tensión máxima [smax]

Tensión mínima [smin]

Tensión media [sm] =σmax+σmin

2

Amplitud de tensión [sa] =σmax−σmin

2

Rango de tensiones [Ds] = σmax − σmin

Ratio de tensiones [R] =𝜎𝑚𝑖𝑛

𝜎𝑚𝑎𝑥

Figura 3: Parámetros de una carga cíclica (9)

Un parámetro importante en el análisis de las cargas fluctuantes es el parámetro del ratio

de tensiones [R] según el cual, se puede clasificar el tipo de cargas fluctuantes presentes

en el análisis, como se describe en la siguiente figura:


16

Figura 4: Tipos de cargas cíclicas (8)

3.1.3 Resistencia a la fatiga

La magnitud del rango de tensiones [Ds] que produce la rotura del material al cabo de un

numero de ciclos determinado [N], se define como la resistencia a la fatiga del material (4).

La expresión que relaciona el número de ciclos N y el rango de tensiones Ds, es la curva

S-N también conocida como curva Wöhler.

En la curva Wöhler se representa S como la tensión nominal aplicada, usualmente tomado

como la amplitud de tensión alternativa sa, y N es el número de ciclos hasta la falla, donde

falla es definido como fractura. La amplitud constante en las curvas S-N de este tipo de

curvas es dibujada en escalas semi logarítmicas o logarítmicas, generalmente se suele

decir que existe una vida con ciclos bajos entre 103 o 104 ciclos o menos, debido a la

significante deformación plástica. (8)

La figura muestra menos variabilidad con vidas cortas y más variabilidad con mayores

ciclos. En la figura se ve que la variabilidad en la vida a la fatiga dada para un rango de

tensiones. Se observa un punto de cambio de la tendencia en algunos materiales entre 106

y 107 ciclos.


17

Figura 5: diagrama S-N o curva de Wöhler (10)

De esta curva se definen los siguientes términos adicionales:

La vida a la fatiga: es el número de ciclos de una tensión o deformación que un

determinado espécimen puede soportar antes de fallar.

Límite de fatiga: es el valor límite de la resistencia a la fatiga media cuando el número de

ciclos N se vuelve muy grande, se diferencia de la resistencia a la fatiga que es un valor

hipotético de un esfuerzo que produce una falla a un determinado número de ciclos N

determinado del diagrama S-N.

3.2 Fatiga en uniones soldadas

Las uniones soldadas, por su proceso de fabricación, presentan discontinuidades tales

como poros, mordeduras, fisuras, etc. Estos defectos producen concentradores de tensión

que propagan mucho más rápido una fisura y dan origen a la falla del material por el

fenómeno de fatiga. Generalmente en soldaduras a tope se puede presentar la fisura en el

borde del cordón de soldadura, y las soldaduras en ángulo o de filete, se pueden presentar

al pie del cordón de soldadura; como se puede ver en la siguiente figura.


18

Figura 6: Defectos en juntas de soldaduras a tope y en T (2)

3.2.1 Factores que influyen en la resistencia a la fatiga

Diversos factores influyen en el valor de la resistencia a la fatiga de una unión soldada,

varios de estos factores se enlistan a continuación:

Tipo de junta de soldadura, ejemplo: a tope, en T, solape.

Acabado superficial del material base y forma de preparación de la junta soldada.

Defectos presentes en la soldadura como poros, mordeduras, fisuras, etc.

Tipo de soldadura, sea de penetración total o parcial.

Corrosión en la soldadura.

Entalladuras en la soldadura.

Figura 7: Influencia de la condición superficial en la resistencia a la fatiga (11)


19

3.3 Métodos de evaluación de la fatiga

Dentro de la multitud de métodos y conceptos que existen para evaluar la fatiga de uniones

soldadas, la mayoría de procedimientos y códigos tienen las siguientes características: (2)

Cargas fluctuantes

Determinación de resistencia a la fatiga

Procedimientos de evaluación y consideraciones de seguridad

Las cargas fluctuantes pueden ser determinadas por la aplicación de normas y códigos, o

por de una lista de datos experimentales, el Instituto Internacional de Soldadura (IIW) no

tiene regulaciones estrictas sobre como determinar las cargas fluctuantes, y asume que

serán manejadas con un adecuando factor de seguridad.

La determinación y representación de las cargas de fatiga depende del criterio de

evaluación. Se pueden determinar las tensiones causadas por fatiga mediante una tensión

nominal en la sección, una tensión de punto crítico en el pie del cordón de soldadura, por

una tensión de entalladura, o intensidad de la tensión en el origen de la posible fisura, y un

resumen de estos métodos se ve en la siguiente tabla:

Evaluación Tipo de carga de fatiga Información

Curva S-N de detalles Tensión Nominal Detalle estructural

Curva S-N de soldadura Tensión de punto critico Tipo de soldadura

Curva S-N de material Tensión de entalladura Tensión efectiva de

entalladura

Mecánica de fractura Intensidad del esfuerzo en

la fisura Parámetros del material

Tabla 1: Métodos de evaluación de la fatiga recomendados por la IIW (4)

3.3.1 Método de la tensión nominal

Tensión nominal es la tensión calculada en el área de la sección bajo consideración, sin

tener en cuenta la concentración de tensiones de la unión soldada, pero incluyendo el

incremento de tensión debido a defectos macro-geométricos en la vecindad de la junta,

como por ejemplo debido a cortes o rebordes del material (4). La tensión nominal es la


20

base de la mayoría de los códigos y normativas actuales; y se necesitan datos de fatiga

especiales para cada detalle estructural de la unión soldada (ver Figura 8).

Figura 8: Ejemplos de curvas S-N para diferentes tipos de uniones soldadas (1)

Las variaciones como las dimensiones, los procedimientos de soldadura, etc. no están

cubiertas por los códigos. Otro problema es la posible variación de la tensión en la sección

considerada. Efectos de muesca o entalladura en las proximidades de la unión soldada

tienen que ser tenidos en cuenta, como por ejemplo, debido a cortes o bordes del material,

o distribución de la tensión desigual por varias razones (ver Figura 9), y la diferencia entre

las distribuciones de tensiones, que tienen que ser considerados o no, no siempre es clara.

Figura 9: Ejemplo de distribución de tensiones en juntas soldadas (4)

El diseño moderno hace uso creciente de métodos de elementos finitos (MEF). Hasta

ahora, ningún código que guíe al diseñador en la determinación de la tensión nominal de

los resultados de MEF está disponible (2). La mayoría de los códigos se refieren a la tensión


21

nominal y dejan a criterio del diseñador para determinar una tensión nominal. A menudo,

el esfuerzo o tensión nominal se mide en un punto a una distancia de 1 o 1,5 veces el

espesor del material, medido desde el pie de soldadura y se toma ese valor medio como la

tensión nominal.

Figura 10: Distribución de tensiones en la proximidad de una soldadura en ángulo, y ubicación de la tensión nominal. (4)

3.3.2 Método de la tensión del punto crítico (Hot spot stress)

La tensión de punto crítico estructural puede determinarse mediante medición o por cálculo.

La extrapolación del esfuerzo de tensión primero establece puntos de referencia, para

luego determinar la tensión del punto crítico estructural por extrapolación al pie de

soldadura y las tensiones de los puntos de referencia. Dependiendo del método, puede

haber dos o tres puntos de referencia.

Figura 11: Extrapolación del punto crítico. (2)

El punto de referencia más cercano al pie de soldadura debe ser elegido para evitar

cualquier influencia de la muesca o entalladura debido a la soldadura misma. Esto es


22

prácticamente a una distancia de 0,4 t desde el pie de soldadura, donde t es espesor de la

placa. El esfuerzo de punto crítico en el borde de la soldadura se obtiene entonces por

extrapolación.

Figura 12: punto de medición del esfuerzo (2).

Identificación de los puntos críticos (puntos calientes) se puede hacer por:

La medición de varios puntos diferentes

El análisis de los resultados de un análisis previo MEF

La experiencia de los componentes existentes, sobre todo en caso de falla

La evaluación final realiza una comparación directa con curvas universales S-N. Una curva

relativa S-N también puede derivarse de un detalle de referencia del catálogo de detalles

estructurales para la evaluación de tensión.

Inconvenientes con el método de punto crítico es que sólo las grietas del pie de la soldadura

pueden ser evaluadas. La tensión debe ser casi perpendicular a la soldadura. Otra

desventaja es que el método no es preciso para placas gruesas.

3.3.3 Método de la tensión de entalladura

Tensión o esfuerzo efectivo de entalladura es el esfuerzo total en la raíz de una muesca o

entalladura, obtenido suponiendo comportamiento lineal y elástico del material. Este

método tiene en cuenta defectos y parámetros de forma de la soldadura.

Para aceros estructurales y las aleaciones de aluminio, se usa una ranura de radio efectivo

de r = 1 mm y ha sido verificado para dar resultados consistentes. Para la evaluación de la

fatiga, la tensión eficaz de muesca se compara con una sola curva de resistencia a la fatiga.

El método se limita a la evaluación de las uniones soldadas con respecto al potencial fallo

por fatiga del pie de soldadura o de la raíz de la soldadura. Otros modos de fallo por fatiga,

como el crecimiento de una grieta superficial o defectos incrustados, no están cubiertos.


23

Figura 13: Radio efectivo (2)

El método es ventajoso si las grietas de la raíz deben ser evaluadas o si diferentes

geometrías se van a comparar. Las desventajas son que el método no ha sido verificado

para espesores de menos de 5 mm y la tensión debe ser perpendicular a la soldadura.

3.3.4 Método de la mecánica de fractura.

Con el fin de calcular el número de ciclos hasta la fractura, se utiliza la teoría de mecánica

de fractura elástica lineal (LEFM Linear Elastic Fracture Mechanics). Al usar LEFM se

asume que las tensiones en la punta de la grieta tienden a infinito.

El concepto de la mecánica de fractura es útil para la evaluación de grietas o

imperfecciones similares. Se requiere conocer la tensión de muesca o entalladura en la

proximidad de la grieta.

La ley de París describe el incremento del crecimiento de la grieta para cada ciclo, es decir,

la tasa de propagación de grietas o el incremento de longitud por ciclo. La tasa de

propagación de la grieta es una función de la gama de intensidad de tensiones, DK.

(10)

Donde a es la longitud de la grieta, N es el número de ciclos, y C y n son constantes de los

materiales. En el cálculo de la vida, se tiene que integrar la ley de París. Delta K es el factor

de intensidad de tensiones y se define como:

(10)


24

Donde σnom es la tensión nominal, a longitud de la grieta, y f es una función de la geometría

y de carga.

Al trazar el logaritmo de la tasa de propagación de las grietas en función del logaritmo del

rango del factor de intensidad de tensiones, se consigue el siguiente gráfico

Figura 14: Tasa de propagación de una grieta vs el rango de intensidad de la tensión o

esfuerzo. (10)

3.3.5 Comparación de métodos

Karlsson N. (10) realiza una comparación ente los métodos expuestos, se puede ver en la

Figura 15 que LEFM es un método muy preciso pero que también requiere mucho trabajo,

mientras que los otros métodos más simples se clasifican en función de la precisión como

la muesca, punto caliente y el método de la tensión nominal. El método de la tensión

nominal es el menos preciso. El método muesca da relativamente buen resultado en un

esfuerzo de trabajo inferior.

Figura 15: Comparación cualitativa de precisión y complejidad de los cuatro métodos (10).


25

3.4 Introducción a los elementos finitos

El análisis y diseño por elementos finitos (MEF) es un método de simulación de un sistema

físico con geometrías, materiales, cargas, etc. mediante una aproximación matemática y

su resolución a través de un método numérico para la solución de las ecuaciones. Un

análisis mediante MEF consiste en tres pasos principales preproceso, proceso, y

postproceso.

3.4.1 Pre procesado

Se realiza o se parte de un modelo geométrico de la pieza o componente a analizar, se

divide en un número finito de elementos, conectados entre sí por puntos llamados nodos a

través del proceso de mallado del componente. En los nodos se podrá aplicar las cargas o

desplazamientos a lo que se llama definir las condiciones de contorno.

3.4.2 Proceso

La información introducida en el preproceso sirve como entrada para resolver el sistema

de ecuaciones de la forma siguiente:

(12)

Donde F son las fuerzas conocidas aplicadas, K es la matriz de rigidez dependiente de las

propiedad del material y U el vector de desplazamientos desconocidos a obtener después

de la resolución del sistema de ecuaciones.

3.4.3 Post procesado

Se realiza el análisis y el tratamiento de los resultados obtenidos de las ecuaciones

planteadas. Cada software existente puede usar varios métodos de solución, así también

se pueden usar diversos tipos de elementos finitos para simular correctamente cada tipo

de problema que se pueda presentar, a continuación se describirá el software Ansys de

MEF y varios tipos de elementos más usados.


26

4 METODOLOGÍA

En numerosos campos de la ingeniería mecánica, el análisis de la resistencia a la fatiga de

estructuras es un tema de suma importancia. Todos los sectores industriales tienen

normativas y guías para calcular y asegurar un diseño con seguridad ante la fatiga de los

materiales. En particular las estructuras soldadas de vehículos son susceptibles a cargas

fluctuantes durante su vida útil, que pueden generar falla por fatiga a largo plazo. A

continuación se describe los conceptos usados y la metodología usada para desarrollar el

presente trabajo.

4.1 Introducción software Ansys APDL

ANSYS es un programa multipropósito de elementos finitos, en el que se puede resolver

problemas de carácter estructural, térmico, electromagnético, dinámica de fluidos, entre

otras. Ansys posee entidades de dibujo y entidades de MEF, las entidades de dibujo sirven

de apoyo en la creación de la geometría; mientras los resultados se expresan a través de

las entidades MEF (nodos y elementos).

Figura 16: Partes interfaz gráfica de usuario (GUI) Ansys APDL.


27

Dibujo M.E.F.

Keypoint Línea Área Volumen

Elementos:

Puntuales

Lineales

Bidimensionales o de área

Tridimensionales o de volumen

Tabla 2: entidades en Ansys

4.1.1 Tipos de elementos

El programa Ansys tiene un gran número de tipos de elementos, y básicamente estos

pueden ser unidimensionales o lineales, bidimensionales o de área, y tridimensionales o

volumétricos.

4.1.2 Elementos lineales

Un elemento lineal se representa normalmente por una recta o curva que conecta dos o

tres nodos. Los elementos lineales se aplican en modelos donde sus partes tengan

aspectos de barra o línea, es decir, deben ser componentes largos en relaciona su sección,

algunos ejemplos de este tipo de elementos son vigas, barras, tubos, etc.

Figura 17: ejemplos de elementos lineales. (13)

El elemento esta generalmente formado por dos nodos; cada uno tiene 6 grados de

libertad. Los elementos lineales están la teoría de deformación cortante de primer orden,

es decir, considera que la deformación unitaria transversal es constante en toda la sección.

Por lo que la sección se mantiene plana e inalterada después de la deformación.


28

4.1.3 Elementos tipo área

Un elemento tipo área tiene un elemento de forma triangular o cuadrilátero y puede ser un

elemento bidimensional 2D solido o un elemento tipo placa. Este tipo de elementos son

usados para representar estructuras planas con una sección transversal constante.

Figura 18: ejemplo de elemento 2D o de área. (13)

Este tipo de elementos pueden tener nodos intermedios o no, y su uso radicara en la

precisión y en la geometría que se quiera modelar, por ejemplo, un elemento con nodos

intermedios se adaptara mejor a una geometría curva. Un mallado con elementos

cuadrangulares es generalmente más preciso que un mallado con elementos triangulares

del mismo tamaño.

4.1.4 Elementos de volumen

Un elemento de volumen tiene una forma de tetraedro o un prisma y es usualmente un

elemento tridimensional o 3D. Un elemento de volumen puede ser usado con placas 3D o

mediante solidos 3D.

Un modelo mediante placas 3D (shell) es usado para estructuras de espesor no

considerable en relación a sus otras dimensiones. Estos modelos son relativamente fáciles

de crear y son usualmente fáciles de usar en modelamiento de sólidos.


29

Figura 19: Ejemplo de elementos Shell. (13)

Un modelo con elemento 3D sólidos son usados en estructuras gruesas o donde el espesor

es de consideración importante en relación a su sección transversal. Crear un modelo son

este tipo de elementos requiere un esfuerzo mayor.

Figura 20: ejemplo elemento solido 3D. (13)

Los elementos de volumen son los más complejos y los que tienen un mayor coste

computacional y por tanto sólo deben ser considerados cuando no es posible utilizar otro

tipo de elemento. No obstante, debido al gran desarrollo de los ordenadores, su utilización

se ha extendido enormemente en los últimos años.

4.1.5 Lenguaje APDL de Ansys

APDL significa Lenguaje de Diseño Paramétrico, es un lenguaje de programación que se

puede utilizar para automatizar tareas comunes o incluso construir un modelo en términos

de parámetros (variables). Los comandos APDL abarcan una amplia gama de

características, entre los principales comandos APDL usados en este trabajo se encuentran

los siguientes:


30

Comando Definición / Uso

*DO Define el principio de un bucle de repetición

*IF Introduce un Condicional

*GET Recupera un valor y lo almacena como un parámetro escalar o parte de un parámetro vectorial

*VGET Recupera los valores y los almacena en un parámetro vectorial.

*VWRITE Escribe datos en un archivo en una secuencia con formato. Tabla 3: comandos APDL más usados en este trabajo.

La ayuda de Ansys tiene una gran base de datos sobre temas, comandos, ejemplos y guías

para el uso de cada comando, así como ejemplos de tipos de análisis a los que se puede

acudir escribiendo en el panel de ingreso de comandos Help,(comando a buscar); por

ejemplo: help,*Get

4.2 Análisis de soldaduras mediante MEF.

4.2.1 Análisis de soldaduras mediante elementos solidos

El modelado de uniones soldadas mediante el método de elementos finitos, ha sido tema

de estudio de varios autores, quienes buscan maneras y formas para obtener las tensiones

necesarias para aplicar un método de evaluación de la resistencia a la fatiga. Así por

ejemplo Fricke (14), mostrado en la figura A, calcula las tensiones mediante extrapolación

lineal de acuerdo a lo recomendado por la IIW. En la figura B se muestra las tensiones en

el pie de la soldadura, y en la figura C se muestra lo planteado por P. Dong (3) el cual

plantea calcular las tensiones a una distancia del pie de la soldadura.

Figura 21: Métodos de obtener tensiones y tensiones para evaluación de fatiga. (15)

Todos estos métodos plantean calcular las tensiones de punto crítico y nominal de la unión

mediante el mallado con elementos solidos del componente o unión soldada. Sin embargo,

el utilizar un mallado con elementos solidos obliga a buscar métodos para obtener las

tensiones necesarias para aplicar alguna evaluación de la resistencia a la fatiga, lo que

dificulta su implementación y encarece el costo del cálculo.


31

También se suele simular las uniones soldadas mediante elementos tipo shell situadas en

el plano medio de las placas. La soldadura es omitida usualmente, y los elementos shell

permiten obtener de manera rápida y directa las tensiones nominales y de punto crítico de

la unión soldada. (16) (15)

Figura 22: Modelos de elementos finitos mediante área (shell) y sólidos. (16)

4.2.2 Análisis de soldaduras mediante elementos de área.

Las estructuras soldadas usualmente están hechas de materiales conformados por placas,

cuyas dimensiones son grandes en comparación al espesor, por lo que un enfoque

mediante elementos finitos tipo placa o de área para analizarlas es una manera eficiente

de analizarlas, y los resultados pueden ser interpretados como tensiones nominales o de

punto crítico.

Estos valores pueden ser evaluados de acuerdo a normas típicas del sector de vehículos

ferroviarios, por ejemplo DVS1612, IIW, entro otras. Los rangos de tensiones permisibles

pueden ser directamente comparados con las tensiones calculados por MEF.

Vonach, Friedl y Loffler (15), realizan un análisis sobre las diferencias sobre simular una

unión soldada simulada mediante elementos finitos sólidos y mediante elementos de área

o shell. Dejando como principal ventaja de usar elementos shell, la simplicidad de obtener

directamente las tensiones nominales para poder realizar la evaluación de la fatiga con las

tensiones permisibles de las normativas antes nombradas.


32

Figura 23: Comparación entre modelado por sólidos y por elementos de área. (15)

4.3 Norma DVS 1612; 2014-08

Para evaluar la resistencia a la fatiga en vehículos ferroviarios, muchas compañías aun

utilizan la norma alemana DVS 1612; 2014-08 para estructuras de acero, este código

técnico usa el método de evaluación de tensión nominal (tratado en el punto 3.3.1 de este

trabajo). Su alcance permite que este código técnico se aplique a la configuración y el

diseño con respecto a la resistencia a la fatiga de las juntas soldadas por arco eléctrico

entre los aceros utilizados en la construcción de vehículos ferroviarios. Debe ser aplicado

a las estructuras soldadas con espesor de placa ≥ 2 mm y a unos pocos tipos de uniones

soldadas también con espesor de la placa ≥ 1,5 mm.

Para aplicar la norma, se debe antes definir los siguientes conceptos definidos en la

normativa UNE 15085-3 y explicados a continuación.


33

4.3.1 Categoría de esfuerzo

La categoría de esfuerzo está determinada por el factor de esfuerzo de acuerdo a la Tabla

4, El factor de esfuerzo es el cociente del esfuerzo de fatiga calculado entre el esfuerzo de

fatiga admisible del tipo de unión, corregido mediante un factor de seguridad apropiado. La

norma fuente del esfuerzo admisible para este caso es la DVS 1612; 2014 08.

Tabla 4: Categoría de esfuerzo, tabla 1 de la DIN/UNE 15085-3

4.3.2 Categoría de seguridad

La categoría de seguridad define las consecuencias del fallo de una sola unión soldada en

que respecta a los efectos sobre las personas y las instalaciones y el entorno.

Las categorías de seguridad se diferencian como sigue:

Baja: El fallo de la unión soldada no conlleva ninguna degradación directa del

funcionamiento global. Son poco probables situaciones que produzcan daños en el

personal.

Media: El fallo de la unión soldada conlleva alguna degradación del funcionamiento

global o puede provocar situaciones que produzcan daños en el personal.

Alta: El fallo de la unión soldada conlleva situaciones que producen daños en el

personal e interrupción del funcionamiento global.

4.3.3 Clases de ejecución de soldeo

Se define en base a los parámetros anteriores definidos en base a la categoría de esfuerzo

(4.3.1) y categoría de seguridad (4.3.2) la clase de ejecución de soldeo. Las uniones

soldadas de vehículos ferroviarios están divididas en seis clases de ejecución de soldeo

(ver Tabla 5).


34

Tabla 5: Clases de ejecución de soldeo (tabla 2 UNE 15085-3)

En base a esta información que nos proporciona la norma UNE 15085-3, se puede aplicar

la evaluación de la resistencia a la fatiga a través del código DVS 1612; 2014-08. La

asignación directa figuran en el código técnico no debe ser hecha sólo por la resistencia y

la clase de soldadura, sino también por la resistencia y la categoría de seguridad con las

extensiones para la clasificación de los diferentes requisitos de seguridad cumple de las

Tablas 1 y 2 de la norma UNE 15085-3, con el fin de determinar la clase de soldadura

decisiva. Sólo las clases de rendimiento de soldadura CP A, CP B, CP C1 y C2 CP según

UNE 15085-3 son factibles para dimensionar la fatiga.

4.3.4 Principio de la evaluación de la fatiga.

La aplicación de la norma DVS 1612; 2014-08 cumple los siguientes requisitos sobre el

material:

Probabilidad de supervivencia de pu = 97,5% (mín. 95%)

Número mínimo de 2 x 106 ciclos para el acero con una amplitud de carga constante

Clasificación de las formas estructurales en relación a casos de muescas o

entalladuras.

Comprobación de la transmisibilidad del valor de una fuerza a pequeña escala a los

componentes reales.

4.3.5 Evaluación resistencia a la fatiga

Los diferentes tipos y casos de uniones se registran en el apéndice B de la normativa, en

base al tipo de unión, a sus detalles constructivos y con los parámetros de categoría de


35

esfuerzo (4.3.1) y categoría de seguridad (4.3.2), el diseñador debe obtener un diagrama

MKJ de valores de resistencia de la sección 4.4 de la norma DVS 1612; 2014-08.

Figura 24: ejemplo unión soldada, apéndice B DVS 1612; 2014-08. (6)

Por otro lado, para completar la evaluación de fatiga, se necesitaran las tensiones a los

que está sometida la soldadura. Si las tensiones se determinan el método de elementos

finitos (MEF), las tensiones nominales son generalmente situados a una cierta distancia de

la soldadura, un valor guía para la distancia del borde de la soldadura es de 1 - 1,5 del

espesor de la placa.

En el caso de la evaluación de la resistencia a la fatiga, se debe prestar atención a las

tensiones normales longitudinales y transversales a la dirección de soldadura así

como a tensiones cortantes en sentido longitudinal a la dirección de soldadura .

Figura 25: Tensiones en una soldadura en concordancia con DVS 1612; 2014 08 (9)

La fuerza de resistencia debe ser demostrada individualmente para cada componente de

esfuerzo:

(6)


36

En el caso de varios componentes de tensión, la resistencia también debe ser evaluada

para el estado de tensión multiaxial:

(6)

Donde son los valores de resistencia a la fatiga admisibles de

acuerdo con los diagramas de MKJ en la Sección 4.4 del código DVS 1612; 2014-08.

Los valores de la resistencia a la fatiga permisible se representan como tensiones máximas

o superiores en los diagramas MKJ para uniones soldadas y para el material base de los

aceros S355 y S235 en función del ratio R de tensiones y del caso de junta y su línea.

Los valores de resistencia a la fatiga permisibles en los diagramas MKJ incluyen un factor

de seguridad de 1,5 (en relación con los valores medios) y por lo tanto corresponden

aproximadamente a la probabilidad de supervivencia de PU = 99,5% y a partir del 2 x 106

ciclos de carga.

Los valores de resistencia a la fatiga admisibles deben ser requeridos por separado para:

1. Tensiones Normales en los rangos de pulsantes y de tracción alterna tensiones con:

, donde: smin=mínima tensión normal, y, smax=máxima

tensión normal.

2. Tensiones normales en los rangos de tensiones de compresión pulsante y alternando

con: , donde: su= valor absoluto de la tensión mínima existente,

y, s0= valor absoluto de la tensión máxima existente.

3. tensiones cortantes en los rangos de pulsante y tensiones alternas con:

, donde: min= mínima tensión cortante, y, max= máxima

tensión cortante.

La relación de tensiones Rσ es el cociente entre la tensión mínima para la tensión máxima.

El diagrama MKJ para acero S355 está representado en la Figura 26 (Fig. 1 de la

normativa) y para acero S235 en la Figura 27 (Fig. 2 de la normativa).


37

Figura 26: Diagramas MKJ para tensiones normales para acero S355 (6)

Figura 27: Diagramas MKJ para tensiones normales para acero S235 (6)


38

Figura 28: Diagramas MKJ para tensiones cortantes para aceroS355 y S235. (6)


39

5 RESULTADOS

Con el objetivo de automatizar y optimizar el análisis evaluación de resistencia a la fatiga

de una estructura soldada de un vehículo ferroviario, se realizó una rutina en el software

Ansys en lenguaje APDL para cumplir este propósito. A continuación se describe la

realización y explicación de la rutina elaborada.

5.1 Diagrama de la rutina en lenguaje APDL

A continuación se presentan diagramas de flujo de la rutina realizada:

Figura 29: Rutina preliminar de clasificación y evaluación de soldaduras


40

Figura 30: Rutina de clasificación y obtención de resultados de soldaduras


41

La rutina de programación en lenguaje APDL de Ansys (Se adjunta el código en el Anexo

9.5), realiza las siguientes tareas:

1. Aislar los elementos adyacentes a una soldadura.

2. Clasificar todas las soldaduras que pueden están presentes en un modelo básico, de

acuerdo al tipo de junta de soldadura a tope con placas de igual espesos y otras de

diferente espeso, en T y de solape.

3. Aplicar varios estados de caga.

4. Obtener las tensiones en todos los elementos de la soldadura con referencia a un

sistema de codenas que se ubica en cada soldadura de esta manea obteniendo

siempre las tensiones longitudinales y transversales de cada soldadura.

5. Exportar los datos obtenidos a un fichero txt. en el que se exporta el número de cada

elemento perteneciente a una soldadura, el tipo al que pertenece y las tensiones

longitudinales, transversales y normales de cada estado de carga definido.

Se ha planteado un ejemplo en el cual se ha diseñado un modelo básico para aplicación

de la rutina de programación diseñada, como se indica a continuación:

5.2 Modelo básico

Como ejemplo básico de aplicación, se elaboró una geometría que posee 13 placas con

todos los tipos de uniones que se desean clasificar y obtener resultados.

Figura 31: Modelo básico de la geometría de ejemplo.

A continuación de detalla las uniones juntas soldadas que posee el modelo.


42

Figura 32: Uniones creadas en el modelo ejemplo

El modelo de ejemplo también permite al usuario crear soldaduras rígidas mediante la

unión de los nodos con el comando CERIG, si acaso hubiera alguna placa que no está

conectada al modelo. El comando CERIG restringe los grados de libertad de dos nodos,

un nodo maestro y un nodo esclavo.


43

5.2.1 Asignación de material

La rutina crea un material por cada área creada, estos materiales tienen las mismas

propiedades del acero, y el objetivo de asignar materiales diferentes es que mediante el

comando ESEL la rutina pueda seleccionar los elementos de cada material.

Propiedades del acero:

Módulo de Young E: 2.1 x 10 11 Pa

Coeficiente de poisson u: 0,3

Figura 33: propiedades de todos los materiales asignados

5.2.2 Aislamiento preliminar de los elementos adyacentes a cada soldadura:

En un paso preliminar se crea el componente “Grupo_Soldadura”, donde se aíslan los

elementos adyacentes a todas las líneas que contienen soldaduras. Para eso se hace uso

de los comandos de selección ESEL, ESLN, y NSLE estos comandos permiten escoge

solo los elementos adyacentes a las soldaduras, la porción de rutina que hace la selección

preliminar se encuentra en el 9.5.

El componente “Grupo_Soldadura” reúne a todos los elementos de soldaduras, pero no los

clasifica de acuerdo a su forma o características geométricas, esto se hace en un paso

posterior.


44

Figura 34: Aislamiento de los elementos adyacentes a cada soldadura.

5.3 Aplicación de estados de carga:

Para desarrollar el modelo de ejemplo se han asignado 4 estados de carga, para crear

cargas que puedan variar las tensiones del resultado para aplicar en los próximos pasos.

Tomando como referencia el estudio de Stoilov V. (17), las cargas para este modelo

ejemplo se han asignado de la siguiente forma:

Estado de carga FY [ N ] FZ [ N ]

1 -13000 2000

2 -13000 -2000

3 -11000 2000

4 -11000 -2000

Tabla 6: Estados de carga asignados al modelo

Las cargas se asignan a los nodos superiores de las placas del modelo creado, y como

condiciones de contorno se han restringido todos los grados de libertad de los nodos

seleccionados. A continuación se muestran los nodos restringidos como apoyos del

modelo.


45

Figura 35: Aplicación de cargas y condiciones de contorno

5.4 Clasificación de todas las soldaduras presentes en el diseño básico.

Para clasificar adecuadamente las soldaduras, con base en las coordenadas de 3 puntos

de cada área se calculan los coeficientes de la ecuación del plano en que están contenidos.

Figura 36: Puntos de un plano

Teniendo 3 puntos cuyas componentes desconocidas son (x,y,z).

P1 = (x1, y1, z1)

P2 = (x2, y2, z2)

P3 = (x3, y3, z3)

Se puede calcular la ecuación del plano mediante la siguiente ecuación:

AX + BY + CZ + D = 0


46

Donde los coeficientes se calculan de la siguiente forma:

A = ((Y2-Y1)*(Z3-Z1)) - ((Y3-Y1)*(Z2-Z1))

B = -((X2-X1)*(Z3-Z1)) + ((X3-X1)*(Z2-Z1))

C = ((X2-X1)*(Y3-Y1)) - ((X3-X1)*(Y2-Y1))

D = -(A*X1) - (B*Y1) - (C*Z1)

Y el ángulo diedro entre dos planos es determinado por los vectores normales de dos

planos.

(Vectores normales de dos planos)

(Angulo diedro)

Con este ángulo calculado, la clasificación de las soldaduras se ha realizado en base a 3

criterios de clasificación:

Alpha [α]: Angulo diedro ente áreas que se encuentran conectadas a una soldadura. Si

α está entre valores de 70º y 110º, pueden ser soldaduras en L o en T, y para α entre

valores de 150º y 210º se trata de soldaduras planas o a solape.

Numero de Áreas [A]: El número de áreas que están unidas a una línea de soldadura. Si

A = 2 áreas se trata de soldaduras planas o en L, y si A = 3 se puede tratar de soldaduras

en T o a solape.

Espesor de las secciones [E]: El espesor de las secciones conectadas a la soldadura

nos ayuda a clasificar si una soldadura plana está conformada por placas de igual espesor

o de distinto espesor. En base a estos tres parametros se realiza la clasificacion de las

soldaduras en 5 grupos:

Tipo de junta de soldadura

En “L” En “T” De Solape Planas de

igual espesor

Planas de diferente espesor

Tabla 7: Tipos de soldaduras clasificadas (6)


47

Figura 37: Sección de rutina de clasificación de soldaduras.

La rutina de Ansys crea componentes o grupos con cada tipo de soldadura antes descrito,

dentro de los cuales se agrupan las soldaduras clasificadas. También se crean

componentes individuales de cada soldadura o grupos de elementos, colocando en el

nombre la identificación del tipo de soldadura a la que pertenece y el número de línea al

que pertenece para que cada soldadura tenga una identificación única. Esta identificación

de los componentes será utilizada para el postprocesado de los datos.

Figura 38: Identificación de cada grupo de soldaduras


48

Figura 39: Clasificación de todas las soldaduras presentes en el modelo.

5.5 Obtención de tensiones nominales

Una vez agrupadas e identificadas las soldaduras, se obtiene las tensiones nominales en

el centroide de los elementos para su posterior procesado. En todos los elementos de las

soldaduras se han obtenido sus tensiones nominales longitudinales, transversales y

tensiones cortantes para todos los estados de carga, con referencia a un sistema de

coordenadas local que se ubica al pie del inicio de cada soldadura, para obtención de las

tensiones longitudinales y transversales de cada una.

Figura 40: Tensiones, y orientación apropiada en los elementos de una soldadura. (9)


49

A. Sistema de coordenadas local, colocado al inicio de

una soldadura

B. Orientacion de los ejes de una soldadura (plana)

C. Orientacion de los ejes de una soldadura (T).

Figura 41: Sistema de coordenadas locales

El sistema de coordenadas locales, que se colocan al inicio de cada soldadura, siempre

tiene la siguiente orientación: el eje Z alineado al eje longitudinal del cordón de soldadura,

el eje X siempre será transversal al cordón de soldadura, y el eje Y perpendicular al plano

que contiene la soldadura, de esta forma se obtendrán las tensiones longitudinales

(tensiones Z), tensiones transversales (tensiones X) y tensiones normales (tensiones Y).

El plano XZ siempre contendrá las tensiones cortantes del plano de la soldadura. Las

tensiones perpendiculares, solo estarán presentes en las soldaduras en T. Estas tensiones

son primero guardadas en una ETABLE, a través del comando AVPRIN y ETABLE en

donde almacenan las tensiones mencionadas antes. En la siguiente figura se muestra la

ETABLE creada, en el anexo 9.5 el código se encuentra identificado.

Figura 42: Definición de ETABLE


50

Figura 43: ETABLE con datos guardados

Para exportar los resultados a un fichero txt y facilitar su manejo se graban en un ARRAY,

al que se le puede dar el formato, encabezado y tipo de unidades a mostrar, se usa l

comando *VGET para guardar los datos de la ETABLE.

5.5.1 Exportación de los datos obtenidos.

En dos ficheros con extensión *.txt se exportan el número de cada elemento perteneciente

a una soldadura, el tipo al que pertenece y las tensiones longitudinales, transversales,

perpendiculares y cortantes de cada estado de carga definido.

En el directorio donde este generado el fichero de Ansys, se generan los dos ficheros txt,

Resultados1.txt y Resultados2.txt, esto por limitación en la cantidad de datos y caracteres

que puede exportar Ansys. Una vista de los ficheros generados, su encabezado y formato

se indica a continuación:


51

Figura 44: Exportación de los datos obtenidos en Ansys a un fichero txt.

Estos resultados serán abiertos y copiados al archivo de Excel para su análisis posterior.

5.6 Post procesado de datos en Microsoft Excel.

Una vez obtenidos los datos de Ansys en los dos ficheros txt, se realizó el tratamiento de

los mismos en el programa informático Microsoft Excel 2013, el cual se lo utilizó para

determinar tensiones mínimas y máximas, ratio de tensiones, factor de seguridad, y,

comparar todas las soldaduras con el modelo con la curva menor F2- del código DVS

1612;2014-08, con el fin de separar las soldaduras y elementos que necesiten un

tratamiento posterior a aquellas en las que el factor de seguridad esté por encima o muy

cercano al valor que estipula el código técnico.

Continuando con el ejemplo planteado, se ilustra a continuación el tratamiento primario

realizado a los datos obtenidos en Ansys:

5.6.1 Importación de los ficheros txt

Se importan los resultados contenidos en los ficheros txt a un fichero de Excel previamente

diseñado, el usuario debe copiar los resultados obtenidos en Ansys y pegarlos según

correspondan los datos de los resultados en las columnas indicadas de la pestaña

RESULTADOS del fichero Excel prediseñado, y, por ultimo seleccionar el tipo de material

a utilizar, acero S355 o S235.

Tensiones Longitudinales Tensiones transversales

Tensiones normales Tensiones cortantes

Identificacion


52

Figura 45: Importación de los datos obtenidos en Ansys de los ficheros txt a fichero Excel

5.6.2 Cálculo de los valores para las tensiones mínimas y máximas, ratio de

tensiones y factor de seguridad.

Una vez ingresados los datos en el archivo de Excel previamente diseñado, se calculan

automáticamente los valores para las tensiones mínimas y máximas, ratio de esfuerzo y

factor de seguridad, tanto de las tensiones longitudinales, transversales y normales como

para sus valores absolutos y finalmente para los valores para las tensiones cortantes; como

se indica a continuación:

Figura 46: Cálculo automático de los valores para las tensiones mínimos y máximos, ratio de esfuerzo y factor de seguridad para las tensiones longitudinales, transversales,

normales y cortantes.


53

Para esto se emplearon las siguientes fórmulas matemáticas y de Excel:

Figura 47: Determinación de tensiones fluctuantes

Donde:

Tensión máxima [smax]

Tensión mínima [smin]

Tensión media [sm] =σmax+σmin

2

Amplitud de tensión [sa] =σmax−σmin

2

Rango de tensiones [Ds] = σmax − σmin

Ratio de tensiones [R] =𝜎𝑚𝑖𝑛

𝜎𝑚𝑎𝑥,

Y el programa Excel nos ayuda para su cálculo de la siguiente manera:

Cálculo de las tensiones mínimas (SZmin, SYmin, SXmin, SXZmin): Se utilizó la

formula MIN, la cual devuelve el valor mínimo de una lista de valores, siendo estos los

cuatro valores obtenidos en Ansys según corresponda a los ejes de las tensiones

longitudinales, transversales, normales y cortantes, y, finalmente se divide para 1’000.000,

para obtener el resultado en mega pascales (MPa).

Cálculo de las tensiones máximas (SZmax, SXmax, SYmax, SXZmax): Se utilizó la

formula MAX, la cual devuelve el valor máximo de una lista de valores, siendo estos los

cuatro valores obtenidos en Ansys según corresponda a los ejes de las tensiones

longitudinales, transversales, normales y cortantes, y, finalmente se divide para 1’000.000,

para obtener el resultado en mega pascales (MPa).

Cálculo del Ratio de tensiones (RZ, RX, RY, RXZ): como ya se explicó anteriormente es

el cociente entre la tensión mínima para la tensión máxima, por lo tanto se realiza una


54

división con los valores obtenidos anteriormente de las tensiones mínimas y máximas de

cada uno de los ejes longitudinales, transversales, normales y cortantes.

Cálculo de la tensión máxima admisible (szul ): El valor de la tensión máxima admisible

ya sea para las tensiones nominales (longitudinales, transversales y normales) y cortantes,

están de acuerdo con los tres diagramas de MKJ indicados en la Sección 4.4 del código

DVS 1612;2014-08, los dos primeros están conformados por 33 curvas que corresponden

a tensiones nominales tanto para el material S255 y S235 como se indican en los anexos

9.1 y 9.2, y, un tercer diagrama que contiene 6 curvas que corresponde a las tensiones

cortantes tanto para el material S255 y S235 como se indica en el anexo 9.3.

En el fichero Excel previamente diseñado, se ha ingresado los valores de dichas curvas

tanto del ratio y de szul como se indica en los diferentes diagramas MKJ de la sección 4.4

del código DVS 1612; 2014-08, en tres pestañas diferentes siendo las siguientes: pestaña

FIG1_MKJ para el material S355 de tensiones nominales; pestaña FIG2_MKJ para el

material S235 de tensiones nominales; y, pestaña FIG3_MKJ para el material S355 y S235

de tensiones cortantes.

En éste análisis primario, se realiza concretamente el cálculo de la tensión máxima

admisible para la curva F2- en el caso de las tensiones nominales y con la curva H- para

las tensiones cortantes, ya que éstas al ser las menores de todas, los elementos que pasen

el factor de seguridad para las mismas significa que no tendrán problemas de fallas por

resistencia a la fatiga, dejando así para el análisis posterior a los elementos que se

marquen como falla o revisar.

Para su cálculo es imprescindible obtener previamente el valor del ratio de tensiones, para

luego correlacionarlo dentro del diagrama con la curva F2- y H- respectivamente, y así

obtener el correspondiente szul según corresponda el caso, además se debe tener en

consideración el tipo de material a utilizar ya sea este el S355 o el S235.

Con estos pasos previos, para obtener el resultado de szul para cada una de las tensiones

nominales y cortante, se utilizó la función SI para trabaja con las curvas del material S355

o S235 según haya seleccionado el usuario en la casilla correspondiente. Por ejemplo En

el caso de las tensiones nominales, cuando seleccione el material S355, se buscara a

través de la función BUSCARH en la pestaña FIG1_MKJ en la columna F2- según el valor

de ratio (R) que le corresponda; si el usuario seleccionó 235 que corresponde al material


55

S235. Para el caso de las tensiones cortantes, según el material la función será la que

busque a través de la función BUSCARH en la pestaña FIG3_MKJ en la columna H- del

material S355 según el valor de ratio (R) que le corresponda, y, si el usuario escogió el

material S235 buscará con la función BUSCARH en la pestaña FIG3_MKJ en la columna

H- del material S235 según el valor de ratio (R) que le corresponda.

Cálculo del valor del cociente resistencia a la fatiga (KS): se calcula según lo indicado

en la ecuación número 1 del código técnico DVS 1612;2014-08, donde se obtiene el

cociente entre la tensión máxima, y la tensión máxima admisible (según corresponda el

caso: longitudinal, transversal, normal y cortante), el resultado obtenido se lo denomina

factor de seguridad el cual debe ser menor o igual a 1 de acuerdo a lo indicado en el código

técnico como indicativo de que el elemento soldado no fallará durante su vida útil [2x106

ciclos].

(6) Ecuación 1 según DVS 1612; 2014-08: Criterio individual de aceptación

Se ha realizado una subcategorización de éste factor que corresponderá a los valores

comprendidos entre 0,8 y 1, ya que al ser valores próximos al valor límite de seguridad se

los deberá de tener en cuenta para un análisis posterior, a los cuales, mediante formato

condicional, se pintarán de color amarillo; los valores con factor de seguridad superiores a

1 se pintarán de rojo y finalmente los valores con factor de seguridad menor a 0,8 se

pintaran de verde.

Separación de los elementos que necesitan un tratamiento posterior: Se analizan los

factores de seguridad de cada uno de las tensiones longitudinales, transversales y

normales de manera multiaxial, con elación a la curva F2- del código técnico DVS 1612;

2014-08 y para las tensiones cortantes igualmente de manera multiaxial, con la curva H-

de dicha norma, para la cual se ha empleado la siguiente ecuación que se indica en el

código técnico:

(6)

Criterio multiaxial de aceptación según DVS 1612; 2014-08

En la columna A de la pestaña Resultados del archivo de Excel previamente diseñado

denominada Evaluación con Curva, se identificarán los elementos con las leyendas OK,

FALLA y REVISAR, según los siguientes criterios:


56

Identificación de elemento Criterio

FALLA Factor de seguridad > 1

REVISAR Factor de seguridad comprendido entre 0,8 y 1.

OK Factor de seguridad < a 0,8

Tabla 8: Criterios de identificación de elementos de acuerdo a su factor de seguridad.

Esta evaluación presentada en la columna A del fichero evalúa todas los factores Ks de las

tensiones individuales y solo sí todas las columnas se califican como OK, se califica a toda

la línea con OK en la columna A. Por otro lado si hubiera uno o más resultados marcados

como revisar, toda la línea se marca como “revisar”. Por ultimo si existe una o más

columnas que indican que falla el elemento, toda la línea se macara como “falla” para que

el usuario pueda hacer su análisis.

Adicional al lado de la columna denominada Evaluación con curva F2-, se ha colocado la

columna con iconos desplegando de manera gráfica los siguientes símbolos:

corresponde a los elementos con la leyenda ¨OK¨, significa que dicho elemento ha pasado

satisfactoriamente el análisis para la curva F2- y no requerirá un análisis posterior,

corresponde a los elementos con la leyenda ¨REVISAR¨, significa que dicho elemento

necesita mayor atención mediante un análisis posterior de acuerdo a la curva que le

corresponda según el tipo de soldadura que posea, y, finalmente corresponde a los

elementos con la leyenda ¨FALLA¨, significa que dicho elemento necesita un análisis

posterior de acuerdo a la curva que le corresponda según el tipo de soldadura que posea.

Figura 48: Identificación de soldaduras y elementos en aquellas que no necesitan un tratamiento “Ok” y las que necesitan un tratamiento posterior “falla” y “revisar” en relación

a la curva F2-


57

Finalmente se filtran los elementos con la leyenda “falla” y “revisar” para realizar un

segundo análisis más detallado.

Figura 49: Filtrado de los elementos con la leyenda “falla” y “revisar”

En la pestaña “Graficas” del archivo de Excel elaborado, se puede observar de manera

gráfica la disposición de todos los elementos analizados anteriormente en relación con la

curva F2- para las tensiones longitudinales, transversales y normales además se incluyó la

curva mayor A+ para que el usuario tenga un mejor criterio de evaluación, y para la curva

H- de las tensiones cortantes para la cual se incluyó de igual manera la curva mayor G+,

como se indica a continuación:

Figura 50: Representación gráfica de tensiones de los elementos analizados.

Los resultados se grafican con comparación a la curva menor (F2-) para que el usuario

pueda ver y comprender de mejor manera los resultados. Se representan 3 graficas, la

primera representa los resultados de las tensiones normales teniendo en cuenta su signo,

la segunda con los mismos resultados per en valor absoluto, y la tercera representa las

tensiones cortantes paralelos de las soldaduras. A continuación se puede ver cada gráfica.


58

Figura 51: Visualización de resultados de Tensiones normales

Figura 52: Visualización de resultados de Tensiones normales en valor absoluto


59

Figura 53: Visualización de resultados de Tensiones cortantes

5.6.3 Análisis de distribución de tensiones

Un punto necesario a mencionar es la forma en que se distribuyen las tensiones (Smax en

el eje Y, y R en el eje X) en las gráficas antes mencionadas ya que se observa una asíntota

en torno al valor de R=1. Para comprender el porqué de esta forma de distribución, se

grafica a continuación los valores del ratio de tensiones R, es decir, las tensiones mínimas

contra las máximas (Smin vs Smax).

Figura 54: Distribución de tensiones mínimas y máximas


60

Al graficar Smin vs Smax, se obtienen los valores de R para todas las tensiones

disponibles, y se tiene la línea de R=1 cuando Smin = Smax. Se pueden ver 4 sectores en

la Figura 55, donde los valores de R existen en los sectores I, II y III mientras que en el

sector IV no pueden existir valores de R ya que esto implicaría que la tensión mínima (Smin)

debe ser mayor que la tensión máxima (Smax), y por esta razón se tiene al valor de R=1

como asíntota en valores de las tensiones nominales y a los valores de las tensiones que

se distribuyen sobre el valor de R=1.

Figura 55: Asíntota de distribución de tensiones.

5.6.4 Realización de un segundo análisis:

Las soldaduras con leyendas “falla” y “revisar” son analizadas nuevamente, esta vez como

el usuario asignará a cada una de éstas soldaduras la curva correspondiente al apéndice

B de la norma DVS 1612; 2014-08 con la que desea evaluar la resistencia a la fatiga de

acuerdo a las características constructivas de cada una y al tipo de esfuerzo (sea este

transversal o longitudinal) al que esté sometida.

Como primer paso, se copian los datos y tensiones de las soldaduras que no han pasado

el primer análisis y que fueron filtradas anteriormente, y se las pega en la segunda pestaña

[Resultados2] en los casilleros correspondientes para los datos exportados de Ansys en

color azul según corresponda.

De manera automática al pegar éstos datos se calcularán los valores de las tensiones

mínimas (SZmin, SYmin, SXmin, SXZmin), tensiones máximas (SZmax, SXmax,

SYmax, SXZmax) y los ratio de tensiones (RZ, RX, RY, RXZ), de acuerdo con los

cálculos que se describieron anteriormente en el punto 5.2.1.


61

Para el cálculo tensión máxima admisible (szul ), se ha creado una columna denominada

“Curva” la cual se desplegará una lista con las 33 curvas disponibles para que el usuario

seleccione la curva con la que desea evaluar la resistencia a la fatiga del elemento en

análisis, de acuerdo a las características constructivas del mismo y al tipo de tensión (sea

este transversal o longitudinal) al que esté sometido según lo indicado en apéndice B de la

norma DVS 1612; 2014-08. Para las tensiones cortantes, igualmente se ha creado la

columna Curva la cual se desplegará una lista con las 6 curvas disponibles, para que el

usuario seleccione la curva con la que desea evaluar la resistencia a la fatiga del elemento

en análisis.

Figura 56: Pestaña Resultados (2) del fichero Excel y selección de la curva correspondiente.

Luego de seleccionar la curva adecuada a cada tipo de soldadura y esfuerzo sometido, se

procede al cálculo de szul de igual manera a lo indicado en el punto 5.2.1 ¨Cálculo de la

tensión máxima admisible (szul)¨, con la diferencia de que el valor se calculará

dependiendo del tipo de curva que se seleccionó anteriormente.

Para el cálculo del valor de resistencia a la fatiga (KS), las fórmulas utilizadas proceden

de igual manera a lo descrito en el punto 5.2.1, teniendo como consideración las mismas

subcategorizaciones y condiciones, para que las celdas se pinten de color rojo si el factor

de seguridad obtenido es mayor a 1, se pinten de amarillo si el factor de seguridad está

entre 0,8 y 1, y finalmente se pinten de verde si el factor de seguridad es menor a 0,8; con

lo que se obtendrá una nueva re categorización de los elementos analizados.

5.6.5 Identificación de las soldaduras que no cumplen la norma.

Se analizan los factores de seguridad de cada uno de las tensiones longitudinales,

transversales, normales y cortantes de manera multiaxial en relación con la curva


62

seleccionada para cada caso, de acuerdo a la fórmula que se indicó de igual manera en el

punto 5.2.1.

También se ha creado en la columna A de la pestaña Resultados (2) del archivo de Excel

previamente diseñado denominada Evaluación con Curva, en donde se identificarán los

elementos con las leyendas OK, FALLA y REVISAR, de igual manera se ha creado la

columna Criterio 2 para que se indique de manera gráfica el resultado del análisis multiaxial

mediante formatos condicionales.

Con éste análisis final, se identifica claramente los elementos con FALLA, y, por lo tanto

necesitaran una revisión de su diseño o de sus características constructivas para mejorar

su evaluación frente a la fatiga de acuerdo a los lineamientos de la norma DVS 1612; 2014-

08.

Figura 57: Identificación de las soldaduras que no cumplen la norma.

5.6.6 Informe de resultados.

Generación de un informe de las soldaduras que no cumplen con la norma DVS 1612;

2014-08 y observación en gráficas de las curvas con las que han sido analizados dichos

elementos.


63

Figura 58: Informe de soldaduras que fallan.

En la pestaña “Graficas (2)” se puede revisar las tensiones de los elementos de las

soldaduras que se seleccionen con relación a las curvas de que correspondan a cada tipo

de esfuerzo, es decir, longitudinal, transversal o normal. Las gráficas tienen el mismo color

que las tensiones representadas, por ejemplo, las tensiones longitudinales y su curva de

evaluación son de color naranja, las tensiones transversales y su curva de evaluación son

de color amarillo, y las tensiones normales y su curva de evaluación son de color verde.

Figura 59: Graficas de soldaduras del segundo análisis


64

6 CONCLUSIONES

Se realizó una metodología de análisis para evaluar y automatizar con la ayuda del

software comercial Ansys la resistencia a la fatiga de uniones soldadas de vehículos

de transporte ferroviario, la cual optimiza el tiempo de análisis de resistencia a la fatiga

de una estructura soldada.

Se realizó una rutina de programación en lenguaje APDL de Ansys, que permite aislar

los elementos adyacentes a una soldadura, clasificarlos de acuerdo al tipo de soldadura

y obtener las tensiones longitudinales y perpendiculares que se necesitan para aplicar

en posterior la evaluación de resistencia a la fatiga de acuerdo al código técnico DVS

1612;2014 08.

Se elaboró un fichero Excel que contiene internamente todas las curvas de tensiones

permisibles presentes en el código DVS 1612; 2014 08 (Anexo 9.1). Este fichero

también permite calcular el ratio de tensiones R y evaluar en un primer paso todos los

elementos de las soldaduras con la curva menor F2-, y se evalúa en un segundo paso

solo los elementos de soldaduras que no pasen este primer análisis.

En el segundo análisis del fichero de Excel se permite asignar a cada soldadura que

no haya pasado, la curva correspondiente del anexo B del código DVS1612 para

evaluar con su resistencia a la fatiga correspondiente, y conocer las soldaduras que

necesitaran rediseño o una mejora para cumplir la normativa.

Se genera un informe de las soldaduras que no cumplen con la norma DVS 1612;2014

08 el cual incluye la identificación del tipo de soldadura, línea y elemento, resultados

de las tensiones longitudinales, transversales y normales, resultados de las tensiones

cortantes y gráficas de las curvas con las que han sido analizados dichos elementos.


65

7 LINEAS FUTURAS

Como recomendación para futuros trabajos relacionados con este tema, se puede

ampliar este tipo de metodologías, para optimizar los tiempos de análisis con otras

estructuras y tipos de vehículos como automóviles o autobuses, aplicando sus códigos

de evaluación de fatiga respectivos.

Se puede establecer otra metodología para aplicar un segundo código técnico de

resistencia a la fatiga, como por ejemplo el código UIC (Unión Internacional de

Ferrocarriles) o las recomendaciones de la IIW (Instituto Internacional de Soldadura) y

realizar una comparación de dos o más códigos técnicos sobre fatiga de vehículos

ferroviarios.

Se puede utilizar el presente trabajo como punto de partida para generar una rutina

más especializada en vehículos ferroviarios que pueda aplicar criterios de evaluación

de resistencia a la fatiga de varios códigos técnicos a la vez.


66

8 BIBLIOGRAFÍA

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68

9 ANEXOS

9.1 Detalle curvas MKJ acero S355

Curvas MKJ calculados en base a norma DVS 1612; 2014 08


69

9.2 Detalle curvas MKJ acero S235



70

9.3 Detalle curvas MKJ cortantes acero S235 y S355



71

9.4 Resumen comando *GET de Ansys


72

9.5 Código rutina de clasificación en lenguaje APDL

FINISH /CLEAR !PARAMETROS DE LA GEOMETRIA !Espesores E1=0.01 !1cm E2=0.02 !2cm !CARGAS F1=15000 !en N M1=100 !en N.m !TAMAÑO DE MALLA EZ=0.01 !en metros, =1cm ! COORDENADAS DE KP´S EN METROS x1=0 x2=0.1 x3=0.2 x4=0.3 y1=0 y2=0.1 y3=0.2 y4=0.3 y5=0.4 z1=0 z2=0.1 !KP´s de traslapes !Traslape en mismo plano xt1=((x3-x2)/2)+x2 xt2=((x4-x3)/2)+x3 yt1=((y4-y3)/2)+y3 yt2=((y5-y4)/2)+y4 !Traslape en plano separado xt3=x1+EZ xt4=x2-EZ yt3=y1+(EZ*3) yt4=y2+(EZ*3) zt3=z1+(E1) xt5=x2+((x3-x2)/2) xt6=x3+((x4-x3)/2) yt5=(y2-y1)/2 zt4=zt3+0.1 /VIEW,1,1,1,1 !posicion vista /ANG,1 /VUP,1,Z /REPLOT /AUTO,1 !centrar vista /REP,FAST ! Numerado de areas y puntos (NUMBERING) /PNUM,KP,1 /PNUM,AREA,1 !****************** AREAS DE TRASLAPE 1 /COM, Structural !Tipo de analisis: Estructural /TITLE,PLACAS_SOLDADURA /PREP7 !Entra en el preprocesador ! Generación de puntos KP de la figura K,1,x1,y2,z1, K,2,x1,y3,z1, K,3,x2,y1,z1, K,4,x2,y2,z1,

K,5,x2,y3,z1, K,6,x2,y4,z1, K,7,x2,y5,z1, K,8,x3,y1,z1,


73

K,9,x3,y2,z1, K,10,x3,y3,z1, K,11,x4,y1,z1, K,12,x4,y2,z1, K,13,x4,y3,z1, K,14,x4,y4,z1, K,15,x4,y5,z1, K,16,x1,y3,z2, K,17,x2,y2,z2, K,18,x2,y3,z2, K,19,x4,y3,z2, K,20,xt1,yt1,z1,

K,21,xt2,yt1,z1, K,22,xt2,yt2,z1, K,23,xt1,yt2,z1, K,24,xt3,yt3,zt3, K,25,xt3,yt4,zt3, K,26,xt4,yt4,zt3, K,27,xt4,yt3,zt3, K,28,XT5,YT5,ZT3, K,29,xt5,yt5,zt4, K,30,xt6,yt5,zt4, K,31,xt6,yt5,zt3,

! Dibujado de Areas A,1,2,5,4 !A1 A,4,17,18,5 !A2 A,4,5,10,9 !A3 A,9,10,13,12 !A4 A,5,6,14,13,10 !A5 A,6,7,15,14 !A6 A,2,16,18,5 !A7 A,3,4,9,8 !A8 A,8,9,12,11 !A9 A,5,18,19,13,10 !A10 A,24,25,26,27 !A11 A,20,21,22,23 !A12 A,28,29,30,31 !A13 !****************** AREAS DE TRASLAPE 1 APTN,5,6,12 ASEL,S, , , 14 ASEL,A, , , 15 AGEN,2,ALL, , , , , , ,0 ASEL,S, , , 5 ASEL,A, , , 6 AADD,ALL ALLSEL APLOT GPLOT !********************************** ! Fusionar keypoints NUMMRG,ALL, , , ,LOW !renumeracion de areas NUMCMP,AREA !Tipos de elemento para todas las placas ET,1,SHELL181 ET,2,SHELL181 ! Tipos de sección, con dos espesores diferentes. sect,1,shell,,Seccion1 secdata,E1,1,0.0,3 secoffset,MID seccontrol,,,, , , , sect,2,shell,,Seccion2 secdata,E2,3,0.0,3 secoffset,MID seccontrol,,,, , , , !*************************************** *get,acount,area,,count *get,amax,area,,num,max *get,amin,area,,num,min !Tipos de Materiales, CREA 10 MATERIALES EN ESTE CASO

*DO,i,amin,(amax-2),1 MPTEMP,1,0 !propiedades termicas del material


74

MPDATA,EX,%i%,,2.1e11 !modulo de young del acero en [Pa] MPDATA,PRXY,%i%,,0.3 !modulo Poisson del acero

*ENDDO !ASIGNACION ATRIBUTOS A AREAS ASEL, , , ,1 AATT,1, ,1,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,2 AATT,2, ,1,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,3 AATT,3, ,1,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,4 AATT,4, ,1,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,5 AATT,5, ,1,0,1 ALLSEL !***AREAS CREADAS EN LUGAR DE A5 Y A6 ASEL,S, , ,13 !A14+A13=13 ASEL,A, , ,14 AATT,13, ,1,0,1 ALLSEL ASEL,S, , ,12 !A12+A15=12 ASEL,A, , ,15 AATT,14, ,1,0,1 ALLSEL !*********************** ASEL, , , ,7 AATT,7, ,1,0,2 ALLSEL ASEL, , , ,6 AATT,6, ,1,0,2 ALLSEL ASEL, , , ,9 AATT,9, ,1,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,8 AATT,8, ,1,0,1 ALLSEL !Area 1 a traslape ASEL, , , ,10 AATT,10, ,2,0,2 ALLSEL !Area 2 a traslape ASEL, , , ,9 AATT,9, ,2,0,1 ALLSEL ASEL, , , ,11 AATT,11, ,2,0,1


75

ALLSEL !TAMAÑO MALLA ESIZE,EZ,0, !MALLADO DE TODO MSHAPE,0,2D MSHKEY,0 ASEL,S, , ,ALL AMESH,ALL ALLSEL !RUTINA PARA SELECCIONAR NODOS-ELEMENTOS AFECTADOS POR SOLDADURA NSEL,none !Deselecciona todo CM,GRUPOSOLDADURA,NODE !Crea el grupo de nodos GRUPOSOLDADURA ALLSEL !Selecciona todo *GET, matmax, MAT, 0, NUM, MAX !crea el parametro matmax con el numero maximo de materiales

existentes !Inicio laso DO

*DO, nmat,1,matmax !laso DO creando el paramatro nmat ESEL,S,MAT,,nmat !selecciona elementos de acuerdo al numero de material NSLE,S !Selecciona los nodos de esos elementos ESLN,A !adicionalmente Selecciona los elementos atados a esos nodos ESEL,U,MAT,,nmat !deselecciona los elementos de acuerdo al material NSLE,R !reselecciona un grupo de nodos de lo que este actualmente seleccionado CM,SOLDADURA_MAT%nmat%,NODE !crea el grupos de nodos para cada numero de materiales CMSEL,A,GRUPOSOLDADURA !selecciona un subgrupo de componentes adicional con el nombre GRUPOSOLDAURA CM,GRUPOSOLDADURA,NODE !CREA EL GRUPO DE NODOS del grupo de soldadura *ENDDO ESLN,s,0 !Selecciona nuevamente los elementos relacionados a nodos de soldadura EPLOT !************************************************** !CODIGO PARA QUE VEAN LA GEOMETRIA CON NUMERO DE AREAS /PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,0 /PNUM,AREA,1 /PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 /PNUM,SVAL,0 /NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0 /REPLOT APLOT !************************************************** !CREAR UNIONES RIGIDAS EN PLACA A TRASLAPE , SEPARADAS *ask,ASK2,¿Cuantas areas separadas hay?,0

*DO,j,1,ASK2,1 *ASK,ASK1,¿QUE NUMERO TIENE EL AREA SEPARADA?,0 ASEL,S, , ,ASK1 NSEL,NONE ESEL,NONE /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1 /PNUM,AREA,1 /PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 /PNUM,SVAL,0 /NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0 /REPLOT


76

GPLOT !CENTRAR VISTA /AUTO,1 /REP,FAST /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST *ASK,ASK3, ¿QUE LINEA CONTIENE LA SOLDADURA?,0 LSEL,S,,,ASK3 NSLL,S cm,NodosMaster%j%,node !NODOS MASTER *GET,NODECOUNT,NODE,0,COUNT *DO,i,1,NODECOUNT,1 *GET,NODEMIN,NODE,0,NUM,MIN NMASTER%i%=NODEMIN NSEL,U,NODE,,NODEMIN *ENDDO !NODOS ESCLAVO NSEL,NONE cm,NodosSlave%j%,node cmsel,s,NodosMaster%j% *GET,NODECOUNT,NODE,0,COUNT *DO,i,1,NODECOUNT,1 NSEL,S,NODE,,NMASTER%i% *GET,NM_X,NODE,NMASTER%i%,LOC,X *GET,NM_Y,NODE,NMASTER%i%,LOC,Y *GET,NM_Z,NODE,NMASTER%i%,LOC,Z NSEL,ALL NSEL,S,LOC,Y,NM_Y NSEL,U,LOC,X,NM_X+EZ,X4 NSEL,U,LOC,X,X1,NM_X-EZ NSEL,U,LOC,Z,NM_Z NSEL,U,LOC,Z,NM_Z+(2*EZ),10 NSEL,U,LOC,Z,NM_Z-(2*EZ),-10 *GET,NODEMIN,NODE,0,NUM,MIN NSEL,S,,,NODEMIN NSLAVE%i%=NODEMIN cmsel,a,NodosSlave%j%,node cm,NodosSlave%j%,node *SET,NM_X, *SET,NM_Y, *SET,NM_Z, *ENDDO cmsel,s,NodosMaster%j% cmsel,a,NodosSlave%j%,node cm,SOLD_RIGIDA%j%,NODE Lname%j%=ask3 NPLOT *DO,i,1,NODECOUNT,1 CERIG,NMASTER%i%,NSLAVE%i%,ALL *SET,NMASTER%i%, *SET,NSLAVE%i%,

*ENDDO ALLSEL NSEL,NONE ESEL,NONE /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1 /PNUM,AREA,1 /PNUM,VOLU,0


77

/PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 /PNUM,SVAL,0 /NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0 /REPLOT GPLOT

*ENDDO !******************************************************************************************** FINISH /PREP7 !TIPO DE ANALISIS EN PREPROCESSOR ANTYPE,0 ! TIPO DE ANALISIS EN SOLUTION FINISH /SOL !ENTRA EN SOLUTION ANTYPE,0 ALLSEL !****************ASIGNACION DE ESTADOS DE CARGAS FINISH /SOL !CREACION 4 ESTADOS DE CARGA ANTYPE,0 !SELECCION DE NODOS PARA APOYOS ALLSEL NSEL,S,LOC,y,y1,y1 NSEL,A,LOC,y,y5,y5 NSEL,U,LOC,X,X1,X2 D,ALL, ,0, , , ,ALL, , , , , ALLSEL NSEL,S,LOC,y,yt3 NSEL,R,LOC,X,XT3,XT4 D,ALL, ,0, , , ,ALL, , , , , ALLSEL !SUMAR FUERZAS EN NODOS****** DOFSEL,S, ,FX,FY,FZ FCUM,ADD,1, DOFSEL,ALL !1ER ESTADO DE CARGA NSEL,S,LOC,z,z2,z2 *GET,NNODES,NODE,0,COUNT F,ALL,FZ,((-1.3*f1)/nnodes ) F,ALL,FY,((0.2*f1)/nnodes ) allsel LSWRITE,1, !2DO ESTADO DE CARGA NSEL,S,LOC,z,z2,z2 FDELE,ALL,ALL *GET,NNODES,NODE,0,COUNT F,ALL,FZ,((-1.3*f1)/nnodes ) F,ALL,FY,((-0.2*f1)/nnodes ) allsel LSWRITE,2, !3ER ESTADO DE CARGA NSEL,S,LOC,z,z2,z2 FDELE,ALL,ALL *GET,NNODES,NODE,0,COUNT F,ALL,FZ,((-1.1*f1)/nnodes ) F,ALL,FY,((0.2*f1)/nnodes ) allsel LSWRITE,3, !4TO ESTADO DE CARGA NSEL,S,LOC,z,z2,z2 FDELE,ALL,ALL


78

*GET,NNODES,NODE,0,COUNT F,ALL,FZ,((-1.1*f1)/nnodes ) F,ALL,FY,((-0.2*f1)/nnodes ) allsel LSWRITE,4, !RUTINAS DE CLASIFICACION Y OBTENCION RESULTADOS !SOLUCION GENERAL !********************************************************** FINISH /SOL ALLSEL !RESETEO DE CSYS CSYS,0 DSYS,0 WPCSYS,-1 !CSDELE,11, ,1, LSSOLVE,1,4,1, !********************************************************* !CREACION DE ARRAY PARA GUARDAR RESULTADOS CMSEL,S,GRUPOSOLDADURA ESLN,S EPLOT /AUTO,1 /REP,FAST *GET,ELEMMAX,ELEM,0,NUM,MAX *GET,ELEMMIN,ELEM,0,NUM,MIN *DEL,EMASK *DEL,RESULTADOS *DIM,EMASK,ARRAY,ELEMMAX *DIM,RESULTADOS,ARRAY,ELEMMAX,16 !************************************************************* !CREA ARCHIVO TXT A SER LLENADO *CREATE,ansuitmp *CFOPEN,Resultados1,TXT,, *VWRITE ('TIPO',' ','LINEA',' ','ELEMENTO',' ','SZ1',' ','SZ2',' ','SZ3',' ','SZ4',' ','SX1',' ','SX2',' ','SX3',' ','SX4',) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,, *VWRITE ('TIPO',' ','LINEA',' ','ELEMENTO',' ','SY1',' ','SY2',' ','SY3',' ','SY4',' ','SXZ1',' ','SXZ2',' ','SXZ3',' ','SXZ4') *CFCLOS ALLSEL !=============================================================== !.1. RUTINA DE CLASIFICACION DE LA SOLDADURAS L Y PLANAS FINISH /PREP7 !******************************************** !RUTINA SELECCION GRUPOS DE SOLDADURAS EN L Y PLANAS NSEL,NONE CM,GRUPOSOLD_PLANA,NODE CM,GRUPOSOLD_L,NODE ALLSEL !**1.Coeficientes para ecuacion de cada plano *GET, matmax, MAT, 0, NUM, MAX !**2.Rutina de aislamiento de lineas de soldadura NSEL,NONE ALLSEL CMSEL,S,GRUPOSOLDADURA KSLN,S


79

LSLK,S,1 *GET,LCOUNT,LINE,0,COUNT !CONDICION: SOLO SI HAY LINEAS SELECCIONADAS PROCEDE *IF,LCOUNT,GT,0,THEN *GET,LMIN,LINE,0,NUM,MIN *GET,LMAX,LINE,0,NUM,MAX *GET,LCOUNT,LINE,0,COUNT !NUMERADO DE LINEAS *DO,jj,1,LCOUNT,1 *GET,LMIN,LINE,0,NUM,MIN LINE%jj%=LMIN LSEL,U,LINE,,LMIN *ENDDO !Lazo para ir seleccionando cada linea *DO,i,1,LCOUNT,1 NSEL,NONE ALLSEL LSEL,S,LINE,,LINE%i% !LAZO PARA IDENTIFICAR AREAS !numeracion de areas ASLL,S *GET,ACOUNT,AREA,0,COUNT !TIPO SE SECCION ASIGNADA A ESA AREA *DO,j,1,ACOUNT,1 *GET,AMIN,AREA,0,NUM,MIN AREA%j%=AMIN *GET,SEC_AREA%j%,AREA,AREA%j%,ATTR,SECN !TIPO SE SECCION ASIGNADA A ESA AREA ASEL,U,AREA,,AMIN *ENDDO ASLL,S !coordenadas de 3 Ultimos nodos de c/area *DO,w,1,ACOUNT,1 ASEL,S,,,AREA%w% LSLA,S KSLL,S NSLK,S *DO,k,1,3,1 *GET,NODEMAX,NODE,0,NUM,MAX N%k%=NODEMAX *GET,XN%k%,NODE,N%k%,LOC,X *GET,YN%k%,NODE,N%k%,LOC,y *GET,ZN%k%,NODE,N%k%,LOC,z NSEL,U,NODE,,NODEMAX *ENDDO !COEFICIENTES ECUACION DEL PLANO A%w%=((YN2-YN1)*(ZN3-ZN1))-((YN3-YN1)*(ZN2-ZN1)) B%w%= -((XN2-XN1)*(ZN3-ZN1))+((XN3-XN1)*(ZN2-ZN1)) C%w%=((XN2-XN1)*(YN3-YN1))-((XN3-XN1)*(YN2-YN1)) D%w%= -(A%w%*XN1)-(B%w%*YN1)-(C%w%*ZN1) *ENDDO ALLSEL *AFUN,DEG !CAMBIA ANGULOS A GRADOS !ECUACIONES DE ANGULO DIEDRO ENTRE LAS DOS AREAS ALPHA1= ACOS((ABS(A1*A2+B1*B2+C1*C2))/((SQRT(A1**2+B1**2+C1**2))*(SQRT(A2**2+B2**2+C2**2)))) *IF,ALPHA1,GE,60,AND,ALPHA1,LE,120,THEN BETA1=0 *ELSE BETA1=1 *ENDIF *IF,SEC_AREA1,EQ,SEC_AREA2,THEN BETA3=10


80

*ELSE BETA3=0 *ENDIF COND_SOLD=BETA1+BETA3 !************************************************************* !RUTINA CLASIFICACION Y ESCRITURA RESULTADOS !RESETEO DE CSYS CSYS,0 DSYS,0 WPCSYS,-1 CSDELE,11, ,1, !SELECCION ELEMENTOS ADYACENTES nsel,none LSEL,S,LINE,,LINE%i% NSLL,S ESLN,S !RUTINA QUE CREA ETABLE PARA GUARDAR VALORES DESEADOS *GET,LNAME,LINE,0,NUM,MIN !CAMBIA SISTEMA DE CORRDENADAS AL PIE DE CADA LINEA LWPL,-1,LNAME,0 CSWPLA,11,0,1,1, CSYS,11, DSYS,11, !CAMBIA SISTEMA COORDENADAS DE TENSIONES FINISH /POST1 RSYS,11 !CREAR VARIABLES EN ETABLE *GET,NLCASES,ACTIVE,0,SOLU,NCMLS !BORRA TABLA ANTERIOR ETABLE,ERASE *DO,ii,1,NLCASES,1 SET,%ii%,LAST,1, AVPRIN,0, , ETABLE,SX%ii%,S,X AVPRIN,0, , ETABLE,SY%ii%,S,Y AVPRIN,0, , ETABLE,SZ%ii%,S,Z AVPRIN,0, , ETABLE,SXZ%ii%,S,XZ *ENDDO !****************************************************** !ESCRITURA DE ARRAY RESULTADOS *VGET,EMASK(1),ELEM,1,ESEL *VMASK,EMASK(1) !LLENADO DEL VECTOR ARRAY *VGET,RESULTADOS(1,1),ELEM,ESEL,ETAB,SZ1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,2),ELEM,ESEL,ETAB,SZ2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,3),ELEM,ESEL,ETAB,SZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,4),ELEM,ESEL,ETAB,SZ4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,5),ELEM,ESEL,ETAB,SX1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,6),ELEM,ESEL,ETAB,SX2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,7),ELEM,ESEL,ETAB,SX3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,8),ELEM,ESEL,ETAB,SX4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,9),ELEM,ESEL,ETAB,SY1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,10),ELEM,ESEL,ETAB,SY2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,11),ELEM,ESEL,ETAB,SY3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,12),ELEM,ESEL,ETAB,SY4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,13),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,14),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,15),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,16),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ4, , ,0


81

!************************************************************* !CONDICIONES PARA SOLD PLANAS ,=ESPESOR,DIF ESPESOR,EN L nsel,none LSEL,S,LINE,,LINE%i% *IF,ACOUNT,EQ,2,AND,COND_SOLD,EQ,11,THEN !PLANA DE IGUAL ESPESOR NSLL,S CM,L%LNAME%_PLANA_I,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_PLANA CM,GRUPOSOLD_PLANA,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITEaplot,'PLANA_I',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'PLANA_I',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ELSEIF,ACOUNT,EQ,2,AND,COND_SOLD,EQ,1,THEN !PLANA DE DIFERENTE ESPESOR NSLL,S CM,L%LNAME%_PLANA_D,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_PLANA CM,GRUPOSOLD_PLANA,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'PLANA_D',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'PLANA_D',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ELSEif,ACOUNT,EQ,2,AND,COND_SOLD,EQ,0,THEN !EL RESTO ES CATALOGADO COMO L NSLL,S CM,L%LNAME%_L,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_L CM,GRUPOSOLD_L,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'L',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'L',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ELSEif,ACOUNT,EQ,2,AND,COND_SOLD,EQ,10,THEN !EL RESTO ES CATALOGADO COMO L


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NSLL,S CM,L%LNAME%_L,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_L CM,GRUPOSOLD_L,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'L',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'L',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ENDIF *ENDDO !por linea *ENDIF !condicion de linea seleccionada !================================================================================ !.2. RUTINA DE CLASIFICACION DE LA SOLDADURAS T Y SOLAPE FINISH /PREP7 !******************************************** !RUTINA SELECCION GRUPOS DE SOLDADURAS EN T Y A SOLAPE EN MISMO PLANO NSEL,NONE CM,GRUPOSOLD_T,NODE CM,GRUPOSOLD_SOLAPE,NODE ALLSEL !**1.Coeficientes para ecuacion de cada plano *GET, matmax, MAT, 0, NUM, MAX !**2.Rutina de aislamiento de lineas de soldadura NSEL,NONE ALLSEL CMSEL,S,GRUPOSOLDADURA KSLN,S LSLK,S,1 *GET,LCOUNT,LINE,0,COUNT !CONDICION: SOLO SI HAY LINEAS SELECCIONADAS PROCEDE *IF,LCOUNT,GT,0,THEN *GET,LMIN,LINE,0,NUM,MIN *GET,LMAX,LINE,0,NUM,MAX *GET,LCOUNT,LINE,0,COUNT !NUMERADO DE LINEAS *DO,jj,1,LCOUNT,1 *GET,LMIN,LINE,0,NUM,MIN LINE%jj%=LMIN LSEL,U,LINE,,LMIN *ENDDO !LAZO PARA IR SELECCIONANDO CADA LINEA *DO,i,1,LCOUNT,1 NSEL,NONE ALLSEL LSEL,S,LINE,,LINE%i% !LAZO PARA IDENTIFICAR AREAS !numeracion de areas ASLL,S *GET,ACOUNT,AREA,0,COUNT *GET,AMIN,AREA,0,NUM,MIN AREA1=AMIN ASLL,S


83

ASEL,U,,,AREA1 *DO,j,2,ACOUNT,1 *GET,AMIN,AREA,0,NUM,MIN AREA%j%=AMIN ASEL,U,AREA,,AMIN *ENDDO ASLL,S !COORDENADAS DE 3 ULTIMOS NODOS DE C/AREA *DO,w,1,ACOUNT,1 ASEL,S,,,AREA%w% LSLA,S KSLL,S NSLK,S *DO,k,1,3,1 *GET,NODEMAX,NODE,0,NUM,MAX N%k%=NODEMAX *GET,XN%k%,NODE,N%k%,LOC,X *GET,YN%k%,NODE,N%k%,LOC,y *GET,ZN%k%,NODE,N%k%,LOC,z NSEL,U,NODE,,NODEMAX *ENDDO !COEFICIENTES ECUACION DEL PLANO A%w%=((YN2-YN1)*(ZN3-ZN1))-((YN3-YN1)*(ZN2-ZN1)) B%w%= -((XN2-XN1)*(ZN3-ZN1))+((XN3-XN1)*(ZN2-ZN1)) C%w%=((XN2-XN1)*(YN3-YN1))-((XN3-XN1)*(YN2-YN1)) D%w%= -(A%w%*XN1)-(B%w%*YN1)-(C%w%*ZN1) *ENDDO ALLSEL *AFUN,DEG !CAMBIA ANGULOS A GRADOS !ECUACIONES DE ANGULO DIEDRO ENTRE LAS DOS AREAS ALPHA1= ACOS((ABS(A1*A2+B1*B2+C1*C2))/((SQRT(A1**2+B1**2+C1**2))*(SQRT(A2**2+B2**2+C2**2)))) ALPHA2= ACOS((ABS(A1*A3+B1*B3+C1*C3))/((SQRT(A1**2+B1**2+C1**2))*(SQRT(A3**2+B3**2+C3**2)))) *IF,ALPHA1,GE,60,AND,ALPHA1,LE,120,THEN BETA1=1 *ELSE BETA1=0 *ENDIF *IF,ALPHA2,GE,60,AND,ALPHA2,LE,120,THEN BETA2=1 *ELSE BETA2=0 *ENDIF COND_ANG=BETA1+BETA2 !************************************************************* !RUTINA CLASIFICACION Y ESCRITURA RESULTADOS !RESETEO DE CSYS CSYS,0 DSYS,0 WPCSYS,-1 CSDELE,11, ,1, !SELECCION ELEMENTOS ADYACENTES nsel,none LSEL,S,LINE,,LINE%i% NSLL,S ESLN,S !RUTINA QUE CREA ETABLE PARA GUARDAR VALORES DESEADOS *GET,LNAME,LINE,0,NUM,MIN !* !CAMBIA SISTEMA DE CORRDENADAS AL PIE DE CADA LINEA LWPL,-1,LNAME,0


84

CSWPLA,11,0,1,1, CSYS,11, DSYS,11, !CAMBIA SISTEMA COORDENADAS DE TENSIONES FINISH /POST1 RSYS,11 !CREAR VARIABLES EN ETABLE *GET,NLCASES,ACTIVE,0,SOLU,NCMLS !BORRA TABLA ANTERIOR ETABLE,ERASE *DO,ii,1,NLCASES,1 SET,%ii%,LAST,1, AVPRIN,0, , ETABLE,SX%ii%,S,X AVPRIN,0, , ETABLE,SY%ii%,S,Y AVPRIN,0, , ETABLE,SZ%ii%,S,Z AVPRIN,0, , ETABLE,SXZ%ii%,S,XZ *ENDDO !****************************************************** !ESCRITURA DE ARRAY RESULTADOS *VGET,EMASK(1),ELEM,1,ESEL *VMASK,EMASK(1) !LLENADO DEL ARRAY *VGET,RESULTADOS(1,1),ELEM,ESEL,ETAB,SZ1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,2),ELEM,ESEL,ETAB,SZ2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,3),ELEM,ESEL,ETAB,SZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,4),ELEM,ESEL,ETAB,SZ4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,5),ELEM,ESEL,ETAB,SX1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,6),ELEM,ESEL,ETAB,SX2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,7),ELEM,ESEL,ETAB,SX3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,8),ELEM,ESEL,ETAB,SX4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,9),ELEM,ESEL,ETAB,SY1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,10),ELEM,ESEL,ETAB,SY2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,11),ELEM,ESEL,ETAB,SY3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,12),ELEM,ESEL,ETAB,SY4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,13),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,14),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,15),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,16),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ4, , ,0 !************************************************************* !CONDICIONES PARA SOLD EN T Y SOLAPE nsel,none LSEL,S,LINE,,LINE%i% *IF,ACOUNT,EQ,3,AND,COND_ANG,GT,0,THEN NSLL,S CM,L%LNAME%_T,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_T CM,GRUPOSOLD_T,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'T',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'T',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16)


85

(A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ELSEIF,ACOUNT,EQ,3,AND,COND_ANG,EQ,0 NSLL,S CM,L%LNAME%_SOLAPE,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_SOLAPE CM,GRUPOSOLD_SOLAPE,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'SOLAPE',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'SOLAPE',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ENDIF *ENDDO !por linea *ENDIF !condicion de linea seleccionada !=============================================================== !.3. RUTINA DE CLASIFICACION DE LA SOLDADURAS RIGIDAS FINISH /PREP7

CLASIFICACION DE UNIONES RIGIDA *DO,NSOLD,1,ASK2,1

!SELECCION DEL AREA DE NODOS MASTER ALLSEL CMSEL,S,NODOSMASTER%NSOLD% ESLN,S *GET,ELEMMIN,ELEM,0,NUM,MIN *GET,MAT_ELEM,ELEM,ELEMMIN,ATTR,MAT ASEL,S,MAT,,MAT_ELEM

!SELECCION DEL AREA DE NODOS SLAVE CMSEL,S,NODOSSLAVE%NSOLD% ESLN,S *GET,ELEMMIN,ELEM,0,NUM,MIN *GET,MAT_ELEM,ELEM,ELEMMIN,ATTR,MAT ASEL,A,MAT,,MAT_ELEM NSEL,NONE ESEL,NONE

!NUMERACION DE AREAS *GET,ACOUNT,AREA,0,COUNT *DO,j,1,ACOUNT,1 *GET,AMIN,AREA,0,NUM,MIN AREA%j%=AMIN ASEL,U,AREA,,AMIN *ENDDO !COORDENADAS DE 3 PRIMEROS NODOS DE C/AREA *DO,j,1,ACOUNT,1 ASEL,S,,,AREA%j% LSLA,S KSLL,S NSLK,S *DO,i,1,3,1 *GET,NODEMIN,NODE,0,NUM,MIN N%i%=NODEMIN *GET,XN%i%,NODE,N%i%,LOC,X *GET,YN%i%,NODE,N%i%,LOC,y


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*GET,ZN%i%,NODE,N%i%,LOC,z NSEL,U,NODE,,NODEMIN *ENDDO !COEFICIENTES ECUACION DEL PLANO A%J%=((YN2-YN1)*(ZN3-ZN1))-((YN3-YN1)*(ZN2-ZN1)) B%j%= -((XN2-XN1)*(ZN3-ZN1))+((XN3-XN1)*(ZN2-ZN1)) C%j%=((XN2-XN1)*(YN3-YN1))-((XN3-XN1)*(YN2-YN1)) D%j%= -(A%j%*XN1)-(B%j%*YN1)-(C%j%*ZN1) *ENDDO ALLSEL *AFUN,DEG !CAMBIA ANGULOS A GRADOS !ECUACION DE ANGULO DIEDRO ENTRE LAS DOS AREAS ALPHA= ACOS((ABS(A1*A2+B1*B2+C1*C2))/((SQRT(A1**2+B1**2+C1**2))*(SQRT(A2**2+B2**2+C2**2)))) !************************************************************* !RUTINA CLASIFICACION Y ESCRITURA RESULTADOS ALLSEL NSEL,NONE CMSEL,S,NODOSMASTER%NSOLD% CMSEL,A,NODOSSLAVE%NSOLD% !RESETEO DE CSYS CSYS,0 DSYS,0 WPCSYS,-1 CSDELE,11, ,1, !RUTINA QUE CREA ETABLE PARA GUARDAR VALORES DESEADOS ESLN,S NSLE,S KSLN,S LSLK,S,1 *GET,LNAME,LINE,0,NUM,MIN !* !CAMBIA SISTEMA DE CORRDENADAS AL PIE DE CADA LINEA LWPL,-1,LNAME,0 CSWPLA,11,0,1,1, CSYS,11, DSYS,11, !CAMBIA SISTEMA COORDENADAS DE TENSIONES FINISH /POST1 RSYS,11 !CREAR VARIABLES EN ETABLE *GET,NLCASES,ACTIVE,0,SOLU,NCMLS !BORRA TABLA ANTERIOR ETABLE,ERASE *DO,ii,1,NLCASES,1 SET,%ii%,LAST,1, AVPRIN,0, , ETABLE,SX%ii%,S,X AVPRIN,0, , ETABLE,SY%ii%,S,Y AVPRIN,0, , ETABLE,SZ%ii%,S,Z AVPRIN,0, , ETABLE,SXZ%ii%,S,XZ *ENDDO !****************************************************** !ESCRITURA DE ARRAY RESULTADOS *VGET,EMASK(1),ELEM,1,ESEL *VMASK,EMASK(1) !LLENADO DEL ARRAY *VGET,RESULTADOS(1,1),ELEM,ESEL,ETAB,SZ1, , ,0 !COMPROBADO OK *VGET,RESULTADOS(1,2),ELEM,ESEL,ETAB,SZ2, , ,0


87

*VGET,RESULTADOS(1,3),ELEM,ESEL,ETAB,SZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,4),ELEM,ESEL,ETAB,SZ4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,5),ELEM,ESEL,ETAB,SX1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,6),ELEM,ESEL,ETAB,SX2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,7),ELEM,ESEL,ETAB,SX3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,8),ELEM,ESEL,ETAB,SX4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,9),ELEM,ESEL,ETAB,SY1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,10),ELEM,ESEL,ETAB,SY2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,11),ELEM,ESEL,ETAB,SY3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,12),ELEM,ESEL,ETAB,SY4, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,13),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ1, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,14),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ2, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,15),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ3, , ,0 *VGET,RESULTADOS(1,16),ELEM,ESEL,ETAB,SXZ4, , ,0 !************************************************************* !CONDICION PARA SEPARAR EN SOLD RIGIDAS EN T O SOLAPE *IF,ALPHA,GE,60,AND,ALPHA,LE,120,THEN !RANGO ENTRE 60 Y 120 GRADOS CMSEL,S,SOLD_RIGIDA%NSOLD% CM,L%LNAME%_T,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_T CM,GRUPOSOLD_T,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLDADURA CM,GRUPOSOLDADURA,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'T',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'T',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ELSE CMSEL,S,SOLD_RIGIDA%NSOLD% CM,L%LNAME%_SOLAPE,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLD_SOLAPE CM,GRUPOSOLD_SOLAPE,NODE CMSEL,A,GRUPOSOLDADURA CM,GRUPOSOLDADURA,NODE !ESCRITURA RESULTADOS *CFOPEN,Resultados1,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'SOLAPE',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,1),RESULTADOS(1,2),RESULTADOS(1,3),RESULTADOS(1,4) ,RESULTADOS(1,5) ,RESULTADOS(1,6) ,RESULTADOS(1,7) ,RESULTADOS(1,8) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *CFOPEN,Resultados2,TXT,,APPEND *VMASK,EMASK(1) *VWRITE,'SOLAPE',LNAME,SEQU,RESULTADOS(1,9),RESULTADOS(1,10),RESULTADOS(1,11),RESULTADOS(1,12) ,RESULTADOS(1,13) ,RESULTADOS(1,14) ,RESULTADOS(1,15) ,RESULTADOS(1,16) (A,' ',F3.0,' ',F5.0,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3,' ',E10.3) *CFCLOS *ENDIF CMDELE,NODOSMASTER%NSOLD% CMDELE,NODOSSLAVE%NSOLD% CMDELE,SOLD_RIGIDA%NSOLD% *ENDDO *END


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/INPUT,ansuitmp *UILIST,Resultados1.TXT *UILIST,Resultados2.TXT !********************************************************** ALLSEL !* !RESETEO DE CSYS CSYS,0 DSYS,0 WPCSYS,-1 !CSDELE,11, ,1, !centrar vista /AUTO,1 /REP,FAST !******** CMSEL,S,GRUPOSOLDADURA ESLN,S EPLOT /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1 /PNUM,AREA,1 /NUMBER,1 /PNUM,MAT,1 /REPLOT ! Los ficheros de datos se generan en la carpeta que contenga el fichero de Ansys.

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