Simulación concentración de esfuerzo
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Comparación entre los datos obtenidos de manera analítica y los obtenidos a través de la simulación ocupando Autodesk Simulation Mechanical
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AXEL LEONARDO DOAN
MECANICA DE MATERIALES II
00056512
TAREA 9
DESCRIPCION DEL PROBLEMA
Se presenta el caso de una pieza empotrada en un extremo y experimentando una carga en
tensin axial de 360 kN por el otro. Se pretende analizar de qu manera el cambio en el radio de
curvatura en la pieza responde en su proceso de falla. Asimismo, se pretende comparar los
resultados obtenidos a travs del software Mechanical Simulation de Autodesk con los resultados
tericos obtenidos de manera grfica.
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RADIO DE CURVATURA DE FILETE DE 5 mm
=
=
360000
(0.02)(0.1)= 180
1
=5
100= 0.05
=
150
100= 1.5
= 2.7 ()
= ( )() = 486
-
RADIO DE CURVATURA DE FILETE DE 10 mm
=
=
360000
(0.02)(0.1)= 180
2
=10
100= 0.1
=
150
100= 1.5
= 2.1 ()
= ( )() = 378
-
RADIO DE CURVATURA DE FILETE DE 15 mm
=
=
360000
(0.02)(0.1)= 180
3
=15
100= 0.15
=
150
100= 1.5
= 1.85 ()
= ( )() = 333
-
RADIO DE CURVATURA DE FILETE DE 20 mm
=
=
360000
(0.02)(0.1)= 180
3
=20
100= 0.2
=
150
100= 1.5
= 1.7 ()
= ( )() = 306
-
GRAFICA DE COEFICIENTES DE CONCENTRACIN DE ESFUERZOS
TABLA DE RESULTADOS
Tomando en cuenta las propiedades del acero 1020 as rolled
Radio del filete Esfuerzo calculado a partir del valor de Kt
Esfuerzo obtenido a partir de la simulacin
% Variacin Factor de seguridad mnimo
Resiste el material?
5 mm 486 MPa 480.87 MPa 1.056 % 0.68 No
10 mm 378 MPa 399.06 MPa 5.57% 0.83 No
15 mm 333 MPa 355.95 MPa 6.89% 0.93 No
20 mm 306 MPa 328.10 MPa 7.22% 1.005 Si
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CONCLUSIONES
El uso de radios de curvatura en piezas sometidas a esfuerzos en tensin axial es una va
para evitar la falla de la pieza por fluencia. A mayor radio de curvatura mayor es la
probabilidad de evitar una falla.
A medida aumenta el radio de curvatura el porcentaje de error, entre el valor terico y el
obtenido a travs de la simulacin, tambin aumenta. Posiblemente se deba a que al
existir mayor rea de superficie en la pieza se hace necesario un mallado ms fino, debido
a esto el menor error fue obtenido con el radio de 5 mm de curvatura.
Para evitar la falla tambin podra recurrirse a un cambio de material, a un acero con
mayor porcentaje de carbono como un acero 1040 as rolled, de esta manera los factores
de seguridad obtenidos experimentaran un aumento.
