VIGA DISEÑO

download VIGA DISEÑO

of 15

  • date post

    25-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    18
  • download

    3

Embed Size (px)

description

analisis de vigas

Transcript of VIGA DISEÑO

ANALISIS DE VIGA MEDIANTE ANALISIS ESTATICO POR ELEMENTOS FINITOS

GERMAN EDUARDO VEGA PATIO

JUAN CARLOS PARRA QUIROGA

ING. OTTO CARO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIAFACULTAD SECCIONAL DUITAMAESCUELA INGENIERA ELECTROMECNICADISEO MECANICO IDUITAMA 20141. INTRODUCCION

El mtodo de los elementos finitos, es un mtodo numrico para la solucin de problemas de ingeniera, hoy comnmente empleado para la resolucin de problemas que involucran un alto grado de complejidad, de matemticas aplicadas as como las fisicomatemticas, ya que la gran mayora de problemas que se presentan en esta rea, comnmente involucran geometras complejas, cargas no distribuidas y determinacin de propiedades de materiales, por lo que generalmente no es posible obtener la solucin analtica directamente de expresiones matemticas.El mtodo de los elementos finitosest pensado para ser usado encomputadorasy permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a problemas de la ingeniera como lo son el anlisis de estructuras, problemas de transferencia de calor, flujo de fluidos, transporte de masa as como el clculo de potencial electromagntico.

2. OBJETIVOS Dadas unas condiciones de carga y apoyo de una vida, aplicar los conceptos adquiridos en la materia Diseo Mecnico I para obtener los clculos requeridos, y mediante los conceptos adquiridos en la visita al Instituto De Metrolgica y Diseo del SENA-Bogot, analizarlos y compararlos con los datos obtenidos mediante del anlisis esttico por elementos finitos.

3. PROBLEMA

Una viga est apoyada y cargada como se muestra en la figura:

Figura 1. Viga

I. Determinar las reacciones en los apoyos, el cortante mximo, el momento mximo, pendiente mxima, esfuerzo mximo y deflexin mxima.II. Hallar el factor de seguridad esttico si la viga es de material dctil con un Sy = 300 MPa y si la viga es de material frgil con un Su = 150 MPa.

Tabla 1. Datos de la VigaParmetroValor

4. DESARROLLO DEL PROBLEMAEcuaciones

Para x = 0; y = 0

Para x = 0.4; y = 0

Para x = 0.5; y = 0

Para x = 0.5; M = 0

Para x = 0.5; V = 0

Resolviendo el sistema de ecuaciones simultaneas (1), (2), (3) y (4) se obtieneTabla 2. Respuestas AnalticasIncgnitaRespuesta Analtica

Cortante mximo

Momento mximo

Pendiente mxima

Deflexin mxima

Esfuerzo admisible

Material dctil

Teora de Von Mises

Teora del esfuerzo cortante mximo

Como

Teora de Mohr-Coulomb

Como

Materiales frgiles Sut = 150Mpa

Teora de Coulomb Mohr

Teora de Mohr modificado

A continuacin se mostraran las grficas y los clculos de datos mediante el uso del software Algor 2011 y xvigas.

Figura 2. Simulacin y valores para el Esfuerzo Mximo Cortante.

Figura 3. Simulacin y valores para la Deflexin Mxima.

Figura 4. Simulacin y valores para el Momento Mximo.

Figura 5. Grafica para los cortantes

Figura 6. Grafica para los Momentos Flectores.

Figura 7. Grafica de Deflexiones.

Tabla 3. Datos Obtenidos Mediante Simulacin en ALGORParmetro Valor

Momento Mximo72,48983

Cortante Mximo646,389

Deflexin Mxima0,0003140405

Tabla 4. Tabla de comparacin de los datos calculados y simulados Parmetro Valor AnalticoValor Simulacin

Momento Mximo72,48983

Cortante Mximo-646,389

Deflexin Mxima-0,0003140405

-

-

-

-

5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

En los clculos realizados analticamente y mediante computadora se observa que los factores de seguridad tanto para material dctil como para material frgil son muy altos, llegando a ser excesivos si se comparan con estndares de seguridad en la industria actual.

Dado que los factores de seguridad son tan altos, se puede esperar que la viga analizada sea empleada en trabajos crticos, donde entren en juego la integridad humana y de equipos o estructuras de elevados costos.

Como se observa en la tabla 4 los resultados obtenidos analticamente y mediante simulacin presentan una pequea diferencia o desviacin que puede ser causada por la omisin o inclusin de cifras decimales, factores o parmetros como la gravedad, la temperatura, la densidad y dems que en este caso el programa ALGOR si tiene en cuenta, mientras los clculos analticos no. Estos factores de seguridad tambin indican que hay que revisar las cargas a las que la viga va a estar sometida la viga, ya que para estas cargas aplicadas la viga esta sobredimensionada elevando costos innecesariamente.

Mediante el uso de software podemos generar clculos ms rpidos y de mayor complejidad, los cuales seran tediosos y propensos al error para el ingeniero, por la complejidad que estos reflejan a medida que las geometras, fuerzas y parmetros involucrados en el problema aumentan su complejidad. Se observa que el programa es de gran ayuda para el clculo y diseo de todo tipo de piezas, ensambles, y dems trabajos en las diferentes reas de la ingeniera, pero que sin el adecuado conocimiento por parte del ingeniero, los datos arrojados por dicho programa no tendrn ninguna valides y por lo tanto ninguna utilidad.

Al tratar de comparar los clculos analticos con los simulados, hicieron falta varios valores simulados, la causa por los cuales no se incluyeron es que para poder hacer un anlisis ms especfico en zonas de inters por la presencia de esfuerzos, momentos o cargas grandes, el conocimiento adquirido en el manejo del software no lo permite, pues el nivel alcanzado en el curso en de anlisis esttico por elementos finitos no llego al mdulo que nos permitiera realizar dichos clculos.

La prctica realizada en el Instituto de Metrolgica y Diseo del SENA, es pertinente y de mucha importancia para nuestra formacin como ingenieros electromecnicos ya que nos permite tener y manejar nuevas herramientas que con un adecuado uso nos llevaran a un buen desempeo como futuros ingenieros y nos dar ms competitividad laboral.

Como una observacin cabe anotar que para un mayor y mejor aprendizaje de estas herramientas es necesario que el estudiante tenga algunas bases previas en el manejo de software como los AutoCad, Solid Edge, Inventor y dems programas de modelamiento y simulacin disponibles en la UPTC que permitan profundizar y alcanzar mdulos mas avanzados en el transcurso del curso.