MisterKt: Un nuevo software educacionalpara el factor de concentracin de esfuerzos tericos.

RESUMEN

1. INTRODUCCIN

2. DESARROLLO

3. Resultados y Discusin.

4. CONCLUSIONES

Este trabajo expone un nuevo software educacional para el clculo de concentracin de esfuerzos tericos, obtenidos de tablas y relaciones

geomtrica del libro de Diseo de Mquinas[3]. Se realiza una comparacin de los resultados obtenidos por MisterKt con un software llamado AlfaK,

tambin se realiz simulaciones de piezas en SOLIDWorks, (software utilizado para diseo mecnico), estas simulaciones son mediante el anlisis de

elemento finito (FEA) por sus siglas en ingls,.

Los resultados obtenidos son favorables para situaciones prcticas y didcticas.

[1] Adis J. Muminovic, Isad Saric, Nedzad Repcic, Analysis of Stress Concentration Factors

using Different Computer. Universidad de Sarajevo, Facultad de Ingeniera Mecnica. (2014)

p 609-615.

[2] Adis J. Muminovic, Isad Saric, Nedzad Recic, Numerical Analysis of Stress Concentration

Factors. Universidad de Sarajevo, Facultad de Ingeniera Mecnica. (2015) p 707-713.

[3] Robert L. Norton, Diseo de Mquinas. Prentice Hall. (2011) p 998-1004

BIBLIOGRAFA

Con base a la tabla 2, existe una variacin entre MisterKt y AlfaK, sin embargo, no

es una variacin demasiado grande.

La aplicacin de MisterKt puede ser para situaciones prcticas y didcticas

Este programa ayudar al alumno en el clculo del factor de concentracin de

esfuerzos con mayor rapidez,.

El factor de concentracin de esfuerzos es causado por los cambios

repentinos de la geometra original de algn eje, o una barra plana.

Pueden ser calculados por grficas, diagramas experimentales o por el

mtodo de Anlisis de Elemento Finito (FEA).

El cambio abrupto en la geometra ocasiona que puede dar a lugar para

que comience un tipo de falla, la falla por fractura, aumentando este la

concentracin de esfuerzos.

Para el diseo de elementos de mquinas, los mtodos grficos

presentados en varias referencias bibliogrficas de diseo de

elementos de maquinaria son utilizados para calcular el Factor de

Concentracin de Esfuerzos, sin embargo estos pueden tomar tiempo

en el clculo y anlisis del tipo de pieza y su geometra.

Se ha pretendido hacer uso del anlisis computacional creando un

programa que utilizando un cdigo de programacin simple, se puede

calcular Kt con mayor rapidez y con error cercano a cero, ya que de

forma analtica conlleva a disponer de tiempo y a su medida una

concentracin para realizar este clculo.

El programa terminado, acu el nombre de MisterKt.

SERGIO RODRIGUEZ BAHENA

ASESOR: DR. OSCAR SARMIENTO MARTNEZ

Se comenz con el cdigo de programacin, el programa fue compilado

en Visual Studio 2013 el lenguaje de programacin es C#, este

compilador es una Programacin Orientada a Objetos (POO).

Este programa est constituido de una sola pantalla, en ella se puede

seleccionar el tipo de pieza y el tipo de carga a la cual se calcular el

factor de concentracin de esfuerzos, tambin posee cuadros de texto

para ingresar los datos de entrada como son las dimensiones y las

magnitudes de los tipos de cargas. (Ver Figura 1)

Se ingresan las dimensiones, el tipo de carga y el tipo de pieza para el

estudio en MisterKt y se realiza una captura de datos de todas las

piezas estudiadas para el Factor de Concentracin de Esfuerzos. (Ver

Tabla 1)

Despus se hizo un anlisis de elemento finito utilizando el software

comercial SOLIDWorks, se disearon las piezas con las dimensiones

tomadas por el programa, dimetro mayor, dimetro inferior, dimetro

de hombro, etc.

Al terminar de capturar los datos se hace una comparacin de

resultados obtenidos entre MisterKt, AlfaK[1] y mediante FEA.

Los resultados obtenidos con el programa MisterKt y el anlisis de

elemento finito se comparan con otro programa llamado AlfaK. (Ver

Tabla 2).

Las imgenes que a continuacin se presentan son los anlisis de

elemento finito (FEA) de las piezas en SOLIDWorks.

AGRADECIMIENTOS:

Agradezco el apoyo del Dr. Oscar Sarmiento Martnez por el tiempo que tom

asesorarme.

Agradezco la ayuda del Ing. Ricardo Rodriguez Robledo en la simulacin de la FEA.

EXPO ELECTROMECNICAAgosto diciembre 2015

Instituto Tecnolgico

de Zacatepec

Desde 1985 XXX aniversario

FiguraTipo de

carga

Software de Anlisis

MisterKt AlfaK

FEA [SW]

(Anlisis por elemento

finito)Kt Snom Smax Kt Snom Smax Kt Snom Smax

P

M

T

1.70

1.52

1.32

6.36

254.64

127.32

10.86

389.52

169.02

1.67

1.50

1.29

6.36

254.64

127.32

10.68

383.77

165.34

1.60

1.64

1.30

6.35

194.4

125.6

10.21

320.6

163.6

P

M

T

2.01

1.73

1.39

6.36

254.64

127.32

12.80

441.93

177.64

1.98

1.71

1.38

6.36

254.64

127.32

12.62

436.56

176.54

2.32

1.88

-

7.92

232

-

18.40

436.9

-

P

M

T

-

2.08

2.76

-

105.22

43.94

-

219.32

121.37

-

2.09

2.76

-

105.22

43.94

-

219.97

121.57

-

1.95

2.53

-

110.6

47.19

-

216.5

119.6

P

M

T

1.88

1.62

-

20.00

600.00

-

37.73

973.31

-

1.86

1.58

-

20.00

600.00

-

37.27

948.26

-

1.87

1.70

-

19.82

583.2

-

37.21

992.2

-

P

M

T

2.26

1.85

-

20.00

600.00

-

45.35

1111.5

-

2.25

1.82

-

20.00

600.00

-

45.03

1092.5

-

2.40

1.89

-

21.75

582.8

-

52.39

1102

-

P

M

T

2.55

1.96

-

16.00

1920.0

-

40.94

3771.8

-

2.57

1.82

-

16.00

1920.0

-

41.27

3509.7

-

2.54

1.82

-

15.70

1857

-

39.89

3387

-

Tabla 2. Tabla de resultados

FiguraDimensiones

(mm)

Tipo de Carga

Axial

P = 2KN

Flexin

M = 0.2KNm

Torsin

T = 0.2KNm

D=

d=

r=

30

20

3

30

20

3

30

20

3

D=

d=

r=

30

20

3

30

20

3

30

20

3

D=

d=-

30

5

30

5

D=

d=

r=

h=

30

20

3

5

30

20

3

5

-

D=

d=

r=

h=

30

20

3

5

30

20

3

5

-

W=

d=

h=

30

5

5

30

5

5

-

Tabla 1. Datos de entrada

Figura 1