Trabajo Catia Analisis

Ejercicio Final – Análisis Catia V5 26/03/2014

PEDRO L. ACEITUNO TORRES Página 0

EJERCICIO FINAL – ANALISIS DE ENSAMBLAJE

CATIA V5



INDICE.

INDICE

ANALISIS DEL ENSAMBLAJE.

1. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL ESTUDIO.

2. RESULTADO DEL ANALISIS.

ANALISIS POR PIEZAS.

1. PISTON.

2. BULON.

3. CASQUILLO.

4. BIELA.

5. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO.



ANALISIS DEL ENSAMBLAJE.

1. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL ESTUDIO.

Se procede a realizar un análisis del ensamblaje para tres cargas, estas serán aplicadas sobre la

cabeza del pistón.

La carga que será aplicada es una Presión con los siguientes valores:

P1 =0,7 MPa.

Seguidamente se realizará el análisis pieza a pieza del ensamblaje para uno de los casos.

1.1. MATERIAL ELEGIDO PARA EL ESTUDIO DEL ENSAMBLAJE.

Steel.

Características:



1.2. MALLADO.

Elección de estructura nodal: Tetraedro Parabólico de 4 Nodos. (TE04)

Longitud media del elemento tetraedro de 5 mm.

1.3. RESTRICCIONES (SUJECIONES).

Se opta por una sujeción en la cabeza de la biela mediante un empotramiento del

interior de la misma.



1.4. CARGA APLICADA.

Se opta por una carga del tipo Presión, se aplica una carga de 0.7 MPa

1.5. CONEXIONES.

Se configuran mediante el comando “General Analysis Connection” los diferentes contactos

que existen en el ensamblaje.



Seguidamente se opta por elegir el comando “Pressure Fitting Connection Property” , ya que

este nos permite ensamblar dos piezas cilíndricas ajustadas con firmeza una sobre la otra.



2. RESULTADOS DEL ANALISIS.

2.1. VON MISES.

Se observa que las mayores concentraciones de esfuerzo de Von Mises se dan sobre la

biela en la zona superior, justo debajo del pie de la biela. Vemos como el piston u la cabeza

de la biela no concentra muchos esfuerzos comparados con la biela.

Se puede ver como el bulón también subre los esfuerzos en mayor medida que el pistón,

aunque sigue siendo la biela quien mas esfuerzos concentra.



2.2. TRANSLATIONAL DISPLAZAMENT

Se observan las mayores deformaciones sobre el pistón y bulón, seguidamente por la biela

en el pie de esta, conforme nos alejamos de la carga aplicada se observan menos

deformaciones en el ensamblaje.

2.3. ESTIMATED LOCAL ERROR.



2.4. PRINCIPAL STRESS.

Se procede a realizar un corte para ver los valores alcanzados en la sección interna del

ensamblaje.



Los valores más altos siguen siendo los descritos hasta ahora, aunque también se observa

sobre la sección interna del bulón y casquillo que alcanzan valores algo superiores a los de

la cara externa del pistón. Se adjunta otra imagen con otro corte de sección:



ANALISIS DE PIEZAS.

1. MATERIAL ELEGIDO PARA EL ESTUDIO DEL PISTON.

Steel.

Características:



2. MALLADO.





3. APLICACIÓN DE CARGAS.

Se aplica una presión sobre la cabeza del pistón de 0.7 MPa, equivalente aproximadamente a

7 Kgf/cm2.

4. RESTRICCIONES.

Se aplica una restricción tipo “Condiciones avanzadas” restringida para Traslación en los tres

ejes y en rotación, exceptuando la rotación longitudinal al eje del orificio por donde ensambla

el bulón y el casquillo simulando el movimiento que puede realizar el pistón cuando esta

ensamblado.



5. RESULTADOS.

VON MISES.

Maximo valor VON MISES

El valor máximo al que se ve sometida la pieza se dá sobre la zona indicada en la

imagen anterior, su valor máximo es de 6,31 MPa.



ESTIMATED LOCAL ERROR.

La calidad del cómputo como se puede apreciar es bastante buena. La expansión de la energía

se concentra en la zona del ensamblaje del pistón.



TRANSLATION DISPLACEMENT.

Las deformaciones máximas se dan sobre las zonas indicadas en la imagen, con un máximo

de 0.00191 mm.



PRINCIPAL STRESS.

Valores de esfuerzos principales aplicados de forma normal:



Máxima concentración de esfuerzos cortantes:

Esfuerzos cortantes principales (distribución vectorial):

T1:



T2:

T3:



BULON:

1. MATERIAL DEL BULON.

Mismo material que el pistón, Steel, con las mismas características.

2. MALLADO.

Mismas configuración que el Pistón.




Al pistón se le aplicó una carga en forma de Presión sobre la cabeza, para simular esta presión

se opta por emplazar un punto en el espacio a la misma distancia que la cabeza del pistón, y

sobre este se aplica una carga en forma de “Fuerza distribuida” equivalente a la fuerza que

ejerce la presión aplicada sobre toda la superficie de la cabeza del pistón.

Calculo de la fuerza distribuida:

Presión sobre la cabeza del pistón: P= 0.7 MPa --- 700 Pa ---- 700 N/m2

Superficie de la cabeza del pistón: S=3.1416 X (0,08 m)2= 0.0201 m 2

Fuerza distribuida= P x S = 700 N/m2 x 0.0201 m 2 = 14,07 N

Sentido y dirección de

la carga.



Elementos virtuales:

Simulación de una parte geométrica en el elemento de diseño, en este caso se usa para situar

la Fuerza distribuida sobre el bulón, dicha fuerza es el resultado de la Presión a la que es

sometida la cabeza del Pistón.

4. RESTRICCIONES.

Punto emplazado a la

misma altura que la

cabeza del pistón

Distribución de la carga

sobre el bulón.

Se opta por una sujeción

de empotramiento del

orificio del bulón



5. RESULTADOS.

Von Mises.

TRANSLATION DISPLACEMENT



ESTIMATED LOCAL ERROR.

MAXIMA CONCENTRACION DE ESFUERZOS.

Las mayores expansiones de energía

sobre la pieza se dan en los orificios

centrales, y en menor medida sobre

el orificio longitudinal al eje.



MAXIMA CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS CORTANTES.



CASQUILLO.



2. MALLADO.





Se realiza la misma operación que para el bulón.

Calculo de la fuerza distribuida:

Presión sobre la cabeza del pistón: P= 0.7 MPa --- 700 Pa ---- 700 N/m2

Superficie de la cabeza del pistón: S=3.1416 X (0,08 m)2= 0.0201 m 2

Fuerza distribuida= P x S = 700 N/m2 x 0.0201 m 2 = 14,07 N

Elementos virtuales para el cálculo:



4. RESTRICCIONES.

Se decide por el empotramiento sobre la cara interna del casquillo, simulando la sujeción

que ejerce el bulón sobre este.



5. RESULTADOS.

Deformación producida sobre el Casquillo.

No se observan grandes deformaciones sobre la pieza.

VON MISES.

VALORES MAXIMOS

DE ESFUERZO DE VON

MISES




Máximo desplazamiento de 3.5 x10-8 mm

PRINCIPAL VALUE.

Representación gráfica de los tres esfuerzos principales aplicados de forma normal,

observamos como los valores máximos se dan justo en la longitudinal más alejada a la carga

aplicada.



ESTIMACION DEL ERROR.

Expansión de la energía sobre la pieza, las zonas más críticas se dan sobre las superficies

transversales al eje del cilindro. La simulación en su mayor parte consigue un error que influye

en la deformación de la pieza muy bajo.



BIELA:



2. MALLADO.







4. RESTRICCIONES.

Restricción tipo empotramiento sobre la superficie interior del taladro donde va alojado la

pieza nº 5 (cigüeñal).

5. RESULTADOS.

VON MISES.

Valor máximo de los esfuerzos

de Von Mises, justo en los

nervios por debajo de la cogida

del pistón. 0.045 MPa.



PRINCIPAL STRESS.

Se observa como los esfuerzos principales en la pieza se concentran con mayor intensidad

en la misma zona que para los esfuerzos de Von Mises, además se observa como a medida

que nos vamos alejando de la carga aplicada los esfuerzos disminuyen.


La mayor deformación en la pieza se observa sobre la cabeza de la biela más cercana a la carga

aplicada.



ESTIMATED ERROR.

La mayor expansión de energia sobre la pieza coincide con la zona donde se reflejan mayores

esfuerzos en la misma, esta expansión influye directamente sobre la deformación en la misma.

TENSOR COMPONENT.

La resultante de los esfuerzos combinados ( cortantes y normales) se concentran mayormente

en la zona indicada en rojo sobre la grafica,y seguidamente en el pie y cabeza de esta.



PRINCIPAL SHEARING ( ESF. CORTANTES)

Los mayores esfuerzos cortantes coinciden en la misma zona que el resto de resultados, en

union entre el pie y el cuerpo de la biela.

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