analisis mef de concetración de esfuerzos

7/24/2019 Analisis MEF de Concetracin de Esfuerzos

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Se determin en base al MEF el factor de concentracin de esfuerzos de la pieza mostrada a

continuacin

El objetivo del trabajo consiste en reproducir los valores ya reportados en la literatura.

Los valores elegidos para la geometra son los siguientes:

= 1

= 1.5

= 1

=

1 = 5

2 = 5

Para obtener los resultados la variable que cambiar ser r. Para este caso D/d = 1.5

La carga que se aplicar ser:

= 10000

Lo que da un esfuerzo inicial de:

=

=

10000

1 = 10000

Se han elegido el elemento solid 183, y en las opciones del elemento se selecciona Plane strs

w/thk lo que permite modificar el ancho del elemento para realizar el clculo.


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Se eligen las propiedades del material con los valores mostrado en la imagen:

Se genera el perfil de la

geometra con lneas y se crea la

curva del entalle.

Se crea el rea y se malla.


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Se determinan las cargas y desplazamientos iniciales. La cara del extremo de mayor rea se fija en

todas las direcciones y a la cara contraria se le aplican cargas de tensin.

Se corre la solucin y se observan los resultados:

= 0.4 = 0.05

= 0.1


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Para D/d = 1.5

Para D/d = 1.1

r/d r max max/o tabla o

0.025 0.025 2128.8 2.1288 2.34 1000

0.05 0.05 1765.93 1.76593 1.94

0.1 0.1 1456.09 1.45609 1.6

0.15 0.25 1321.81 1.32181 1.45

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Barra rectanguar con entalle en compresin o tensin simple.

D/d=1.5

max/o tabla

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Barra rectanguar con entalle en compresin o tensin simple.

D/d=1.1

max/o tabla


0.04 0.04 29506.8 2.95068 2.9 10000

0.05 0.05 28034.2 2.80342 2.7

0.1 0.1 22889.3 2.28893 2.1

0.25 0.25 17478.1 1.74781 1.65


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e determin en base al MEF el factor de concentracin de esfuerzos de la pieza mostrada a

continuacin

Los valores de la geometra son los siguientes:

= 1

= 6

=

1 = 10

2 = 10

Segn lo indicado en la tabla se calcula el esfuerzo inicial.

=

=

2= 0.5

=

64 =

(1)

64 = 4.9 2

= 10000

=(10000)(0.5)

4.9 2 = 101859.16


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Se selecciona el elemento Solid 185 y el plane

183, ya que se trabajar haciendo un mallado 2D

que luego ser extruido para hacer una pieza 3D.

Se seleccionan las propiedades del material.

Se dibuja la geometra y se crea un rea:

Se realiza el mallado:


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Se refina le mallado en la zona donde se requiere:

Se usa la herramienta extrusin para crear el volumen, antes se ajustan las pciones para extruir

asegurndose de que el elemento seleccionado sea el 185 y adems de fijar el nmero de

divisiones de cada elemento:

Se fija la cara de mayor rea, en la cara de menor rea se colocan las fuerzas que generarn el

momento en la pieza.


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Se resuelve el modelo y se presentan los resultados. La siguiente imagen muestra la deformacin

debida a la carga de flexin.

Los resultados se muestran a continuacin.

Ya que las cargas fueron aplicadas en dos nodos solamente, esto gener esfuerzos grandes en donde

fueron aplicadas, por lo que el resultado de la simulacin no arroja el valor mximo de esfuerzo en

el entalle, pero se sabe que es ah donde se presenta realmente el ms grande esfuerzo, as que con

los controles de impresin hacemos que aparezcan las etiquetas de cada nmero, nos acercamos lo

suficiente a la zona donde debera de estar el mximo esfuerzo, vemos que nodos estn en esa zona

y buscamos el list results el valor correspondiente al esfuerzo en ese nodo, comparando con los

nodos vecinos seleccionamos aquel que tenga el mayor valor del esfuerzo y este es el resultado que

se tom en cuenta. Se procede ahora a cambiar el radio del entalle, y se obtienen los valores

siguientes.

Nodo 139681, max: -341160 Pa


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EL resumen de los resultados se muestra a continuacin:

Para D/d=6


0.01 0.01 341130 3.34903606 3.994 101859.160.1 0.1 131970 1.29561249 1.688

0.2 0.2 110040 1.08031521 1.376

Nodo 20618, max: -131970 Pa

Nodo 21075, max: -110040 Pa


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Para D/d=2


0.01 0.01 350030 3.43641161 3.936 101859.16

0.1 0.1 121870 1.19645597 1.683

0.2 0.2 110220 1.08208236 1.378

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

44.5

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

EJE REDONDO CON ENTALLE EN EL HOMBROEN FLEXIN. D/d=6

max/o tabla

0

1

2

3

4

5

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Eje redondo con entalle en el hombro enflexin. D/d=2

max/o tabla


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Conclusiones

Como se puede observar en los resultados, el MEF es muy til si se desean conocer caractersticas

que determinndolas de manera terica o por medios fsicos podra resultar muy tardado, y con

una inversin importante de esfuerzo. Gracias a este mtodo podemos como en el presente reporte,

reproducir con cierta exactitud el comportamiento de elementos fsicos y esto es muy til en el

anlisis de problemas complejos, pues permite inclusive determinar puntos de optimizacin o

realizar propuestas de mejora, incluso antes de fabricar cualquier prototipo o prueba experimental.


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Facultad De Ingeniera

CIEP

Posgrado En Ingeniera Mecnica

Taller De Elemento Finito

Tarea 5

Miguel ngel Coronado Garca

15 de Octubre de 2014

analisis mef de concetración de esfuerzos

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