análisis estático, modal y térmico de placas

Presentacin de PowerPoint

ANLISIS ESTTICO, MODAL Y TRMICO DE PLACAS UTILIZANDO UNA NUEVA TEORA DE DEFORMACINAngeles Rodrguez, Luis EnriqueGranados de la Barra, Enrique VidesRamos Prez, Ivn AdolfoGRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICATeoras de PlacasTeora Clsica de Placas (CPT):

Teora de Primer Order (FSDT):

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICATeoras de PlacasTeora de Orden Superior (HSDT):

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAMetodologa de SolucinD : Asumir un campo de desplazamientoE : Aplicar la teora de la elasticidad.L : Aplicar la Ley de Hooke.T : Aplicar el principio de trabajo virtual.A : Encontrar un sistema de ecuaciones a solucionar.S : Solucionar el sistema mediante Navier o doble serie de Fourier.

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAMATERIAL ISOTRPICOGRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAMaterial isotrpico

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAAnlisis EstticoCondiciones del estudio:Placa cuadrada: a = 1000 mm; b = 1000 mmTipo de Material: Isotrpico (Acero A36)Condicin de contorno: Simplemente apoyadoPresin uniforme: 0.1 MPaEspesor (mm)w(a/2,b/2,0) (mm)x(a/2,b/2,h/2) (MPa)xy(0,0,h/2) (MPa)xz(0,b/2,0) (MPa)ANSYS APDL(SHELL 181)FSDT(K=5/6)PRESENTEANSYS APDL(SHELL 181)FSDT(K=5/6)PRESENTEANSYS APDL(SHELL 181)FSDT(K=5/6)PRESENTEANSYS APDL(SHELL 181)FSDT(K=5/6)PRESENTEh=1022.283522.191922.1915287.978287.318287.342190.253194.891194.98204.03985.8814h=202.934362.7782.77874.059271.829571.852945.114748.722848.808202.01992.9347h=300.93230.82530.825233.877631.924231.947618.536721.654521.735401.34661.9516h=400.432810.34940.349319.635117.957317.98079.503312.180712.257701.00991.4599GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAAnlisis EstticoDimensiones:1000x1000 mmh = 50 mm

Resultado analtico:w(a/2,b/2) =0.1796 mm

Resultado por EF:w(a/2,b/2) =0.2497 mm

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAAnlisis Modal Condiciones del estudio:Placa cuadrada: a = 200 mm; b = 200 mm; h = 20 mmTipo de Material: Isotrpico (Circonio ZrO2)Condicin de contorno: Simplemente apoyado

TeorasModos [Hz]12345Vel y Batra (3D)541.056262580.66854355.40518429.19918857.2187PRESENTE540.36462580.63014362.061118431.12418899.479GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAAnlisis ModalCondiciones del estudio:Placa cuadrada: a = 100 mm; b = 100 mm; h = 20 mmTipo de Material: Isotrpico (Aluminio)Condicin de contorno: Simplemente apoyado

Teoras Modos(1,1)(1,2)(2,2)(1,3)(2,3)FSDT1699.7513716.5865372.4356346.1167666.252PRESENTE1700.2443720.9105384.5826365.5367699.388GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAAnlisis Modal

Modo (1,1)

Modo (1,2)

Modo (2,2)Modo (1,3)

GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Materiales compuestos avanzados


FGM (Materiales funcionalmente graduados)


Ventajas

Resistencia a la fractura

Conductividad trmicaResistencia Trmica

DurezaMetalCrNi AlloyCeramicPSZFGMs combinan las propiedades deseables de las fases constituyentes para dar un rendimiento superior.Ilschner (1996)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Anlisis EstticoMaterialPropertiesE(GPa)Aluminio (Al)700.3Alumina (Al2O3)3800.3


pTeoraw (mm)xz(0,b/2,0) (MPa)a/h=4a/h=10a/h=4a/h=101CLPT0.015970.0159700FSDT0.020360.016670.24580.2458Presente0.019520.016590.26450.27.894CLPT0.020500.0205000FSDT0.027070.021560.18770.1877Presente0.027290.021580.2696 0.274710CLPT0.021240.0212400FSDT0.029230.021560.12340.1234Presente0.030930.022750.19950.2034GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Distribucin de la deflexin


Distribucin del xz


Deformaciones en el eje z, deflexin


Anlisis TrmicoMaterialPropertiesE (GPa) (x10-6/C)Metal: Ti6Al4V (Aleacin)66.210.31/3Cermico: ZrO2 (Circonio)1177.111/3


pTeoraw(a/2;b/2;0) (mm)xx (a/2;b/2;0) (MPa)(1-1-1)(1-2-1)(1-1-1)(1-2-1)0FSDT0.600330.60033-2.5996-2.5996TSDT0.480260.48026-2.0797-2.0797Presente0.450180.45018-2.2861-2.28611FSDT0.757420.72742-2.6808-2.8279TSDT0.606260.58230-2.1444-2.2620Presente0.572140.55007-2.4793-2.63612FSDT0.798790.76180-2.4782-2.6594TSDT0.639330.60983-1.9823-2.1272Presente0.603260.57656-2.2658 -2.46193FSDT0.816720.77754-2.3903-2.5823TSDT0.653640.62242-1.9120-2.0655Presente0.616410.58851-2.1710 -2.3808


Distribucin de la deflexin:GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Distribucin de xx


Deformaciones en el eje z


Materiales compuestos clsicos


Ampliamente usados en el rea industrial.

Alto performance y confiabilidad.

Excelentes propiedades mecnicas: altos esfuerzos y resistencia

Campos de aplicaciones:Construccin de cohetes Construccin de aeronaves Industria automotiva Ingeniera civil

Placas laminadas compuestasGRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAPlacas laminadas compuestasGRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAPlacas laminadas compuestasSModelu (h/2)v (-h/2)w (h/2)11 (h/2)22 (h/2)4Sin_Ref (Vidal)-18.267081.830042.64751198.8000-853.4100Exact (Bhaskar)-18.108381.829342.68631183.2018-856.0937FF1-14.868061.892526.0651912.3742-921.4354FF2-14.529262.407625.8384886.1008-920.079610Sin_Ref (Vidal)-16.620031.952017.39001027.6000-1013.7000Exact (Bhaskar)-16.614431.951717.39201026.3029-1014.3577FF1-15.684927.787214.2074949.8407-1028.2057FF2-15.598227.861414.1271943.0659-1028.0000100Sin_Ref (Vidal)-15.998016.170010.2600965.3700-1064.5000Exact (Bhaskar)-15.998316.170310.2598965.3674-1064.5458FF1-15.987416.124110.2255964.4727-1064.6999FF2-15.986416.124710.2245964.3964-1064.7000FF1: f(z) =(h/pi)*sin(pi*z/h);FF2 : f(z) =z*cos(1/2)/(-1+cos(1/2))-h*sin(z/h)/(-1+cos(1/2))

Placas cuadradas simplemente soportadas- (0 /90 /0 ) b = a.GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAPlacas laminadas compuestasSModelu (h/2)v (-h/2)w (0)11 (-h/2)22 (h/2)4Sin_Ref (Vidal)-123.7700123.770031.8975-1459.00001459.0000Exact (Bhaskar)-123.5019123.501932.0251-1416.67151416.6715FF1-86.288186.288132.5558-1607.98191607.981910Sin_Ref (Vidal)-94.132094.132034.7980-1610.80001610.8000Exact (Bhaskar)-94.087794.087734.8032-1605.09251605.0925FF1-86.491486.491434.8058-1656.90571656.9057100Sin_Ref (Vidal)-86.605086.605035.2400-1666.80001666.8000Exact (Bhaskar)-86.611286.611235.2424-1665.81881665.8188FF1-86.530986.530935.2422-1666.39551666.3956FF1: f(z) =(h/pi)*sin(pi*z/h);Placas cuadradas simplemente soportadas (0 /90 ) b = a.GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)GRUPO DE INVESTIGACIN DE MECNICA COMPUTACIONAL Y APLICADA (GIMCA)UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICAConclusionesLa presente teora puede reproducir todos los esfuerzos que pueden existir en un cuerpo slido.

Es capaz de encontrar un mayor nmero de frecuencias naturales que las teoras clsicas.

Presentan un buen acuerdo con otras teoras al considerar un campo de temperaturas lineal.

La presente formulacin no es vlido para el estudio de placas gruesas laminadas.


análisis estático, modal y térmico de placas

Documents