1

Análisis CAE:

Elementos finitos

En este anexo se han comprobado, mediante el programa SolidWorks SimulationXpress (análisis CAE), los cálculos realizados con el diagrama Söderberg de todas las piezas dimensionadas según dicho criterio, y se han dimensionado y comprobado que no fallen las piezas que no se han sabido calcular (ya por su geometría suponían una complejidad elevada), con un factor de seguridad aceptable; estas son: la plataforma y las chapas en forma de U, tanto la superior como la inferior.

Al final de este anexo se comprobara como la hipótesis de peso propio de la estructura se cumple, ya que con la simulación efectuada se consigue un peso aproximado por elemento, que sumados dan la masa aproximada de la estructura.

2

Chapa Superior (U)

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 88.54 Kg 0.0113 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Chapa Superior (U) 2 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 1 caras, fuerza normal 29430 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 caras, fuerza normal a plano de referencia 29430 N, distribución

uniforme Fuerza 3 En 2 caras, fuerza normal a plano de

referencia 25168 N, distribución uniforme

3

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 38.958 mm

Tolerancia 1.9479 mm Calidad Alta

Número elementos 8791 Número nodos 18382

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

4

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

1.512 (233.213, 11.678,-326.638)

509.269 (-208.48, 1023.19, -65.643)

Simulación Tensiones

5

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (-217, 3450, -50.5)

17.245 (-21.30, -2.90, -344)

Simulación desplazamientos

6

4c. Deformación

Simulación Deformación

7

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

1.28

Simulación factor seguridad

8

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2

Densidad 7850 kg/m3

Limite tracción 1.3e9 N/m2 Límite elástico 9e8 N/m2

Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)

9

Chapa Inferior (U)

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 176.02 Kg 0.0224 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Chapa Inferior (U) 3 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal 19620 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 2 caras, fuerza normal a plano de referencia -200597.38 N, distribución

uniforme Fuerza 3 En 2 caras, fuerza normal 17154 N,

distribución uniforme

10

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 42.924 mm

Tolerancia 2.1462 mm Calidad Alta

Número elementos 8870 Número nodos 18780

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

11

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín. (MPa)

Ubicación (mm)

Máx. (MPa)

Ubicación (mm)

Stress VON: Von Misses

0.002 (-0.908, 2873.03,

10)

284.785 (-71.492, 320.848, 6.189)

Simulación Tensiones

12

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (34, 133.072,

10)

0.805 (-91.744, 593.925, 360)

Simulación desplazamientos

13

4c. Deformación

Simulación Deformación

14

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

3.07

Simulación factor seguridad

15

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2

Densidad 7850 kg/m3

Limite tracción 1.2833e9 N/m2 Límite elástico 8.75e8 N/m2

Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)

16

Plataforma

1. Materiales

Material Masa Volumen

C25K 1185 Kg 0.15 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Plataforma 2 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 4 caras, fuerza normal 14715 N, distribución uniforme

17

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 109.84 mm

Tolerancia 5.4918 mm Calidad Alta

Número elementos 7637 Número nodos 15604

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

18

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín. (MPa)

Ubicación (mm)

Máx. (MPa)

Ubicación (mm)

Stress VON: Von Misses

0.003 (-4017.12, 5,

-2944.44)

233.075 (-870.904, 3.138,

-2612.92)

Simulación Tensiones

19

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (-950, 10,

-2558)

61.826 (2.353, 499.998, -1553.58)

Simulación desplazamientos

20

4c. Deformación

Simulación Deformación

21

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

22

1.51

Simulación factor seguridad

6. Apéndice

Apéndice

23

Nombre material AISI 1020 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.29 NA Módulo Cortante 7.7e10 N/m2

Densidad 7900 kg/m3

Limite tracción 4.205e8 N/m2 Limite elástico 3.516e8

Coeficiente dilatación térmica

1.5e-5 /Kelvin

Conductividad térmica 47 W/(m·K) Calor específico 420 J/(kg·K)

Pletina 1

24

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 57.268 Kg 0.0073 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Pletina 1 2 caras fijas

Carga

Fuerza 1 En 1 cara, fuerza normal a plano

567.8 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano

8526.6 N, distribución uniforme

Fuerza 3 En 1 cara, fuerza normal a plano

100232 N, distribución uniforme

Fuerza 4 En 1 cara, fuerza normal a plano

3804.1 N, distribución uniforme

Fuerza 5 En 1 cara, fuerza normal a plano

17279 N, distribución uniforme

Fuerza 6 En 1 cara, fuerza normal a plano

98798 N, distribución uniforme

Fuerza 7 En 1 cara, fuerza normal a plano

836.19 N, distribución uniforme

Fuerza 8 En 1 cara, fuerza normal a plano

12556 N, distribución uniforme

25

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 19.615 mm

Tolerancia 0.981 mm Calidad Alta

Número elementos 9160 Número nodos 16428

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

26

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

0.005 (-1550, 12.5, 0)

520.379 (342.653, 12.49,

-252.968)

Simulación Tensiones

27

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (1500, 25,

-17.5)

7.131 (147.636, -0.013, -320)

Simulación desplazamientos

28

4c. Deformación

Simulación Deformación

29

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

1.25

Simulación factor seguridad

30

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2

Densidad 7850 kg/m3

Limite tracción 9.25e9 N/m2 Límite elástico 6.5e8 N/m2

Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)

31

Pletina 2

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 57.137 Kg 0.0073 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Pletina 1 2 caras fijas

Carga

Fuerza 1 En 1 cara, fuerza normal a plano

119.08 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano

2126.1 N, distribución uniforme

Fuerza 3 En 1 cara, fuerza normal a plano

98798 N, distribución uniforme

Fuerza 4 En 1 cara, fuerza normal a plano

17279 N, distribución uniforme

Fuerza 5 En 1 cara, fuerza normal a plano

98812 N, distribución uniforme

Fuerza 6 En 1 cara, fuerza normal a plano

17058 N, distribución uniforme

Fuerza 7 En 1 cara, fuerza normal a plano

126.87 N, distribución uniforme

Fuerza 8 En 1 cara, fuerza normal a plano

1905.1 N, distribución uniforme

32

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 19.501 mm

Tolerancia 0.975 mm Calidad Alta

Número elementos 9156 Número nodos 16481

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

33

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

0.114 (-655.418, 12.557, 169.888)

267.072 (350.012, 12.759, 81.475)

Simulación Tensiones

34

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (1500, 25,

-17.5)

1.623 (-304.736, 12.605, 259.995)

Simulación desplazamientos

35

4c. Deformación

Simulación Deformación

36

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

2.43

Simulación factor seguridad

37

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.285 NA Módulo Cortante 8e10 N/m2

Densidad 7850 kg/m3

Limite tracción 9.25e9 N/m2 Límite elástico 6.5e8 N/m2

Conductividad térmica 42.7 W/(m·K) Calor específico 477 J/(kg·K)

38

Bulón Diámetro 80 mm

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 17.24 Kg 0.0022 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Bulón 80 mm 2 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano

912.93 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano

200597.38 N, distribución uniforme

39

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm

Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta

Número elementos 7923 Número nodos 12591

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

40

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)

549.425 (2.988, -40.168, 18.148)

Simulación Tensiones

41

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (40, 0,

438.5)

0.234 (-40.01, 44.6, 223)

Simulación desplazamientos

42

4c. Deformación

Simulación Deformación

43

5d. Factor de seguridad

44

Factor seguridad

1.24

Simulación factor seguridad

6. Apéndice

Apéndice

45

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2

Densidad 7700 kg/m3

Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2

Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)

46

Bulón Diámetro 35 mm

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 17.24 Kg 0.0022 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Bulón 80 mm 2 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano

912.93 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano

200597.38 N, distribución uniforme

47

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm

Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta

Número elementos 7923 Número nodos 12591

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

48

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)

549.425 (2.988, -40.168, 18.148)

Simulación Tensiones

49

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (40, 0,

438.5)

0.234 (-40.01, 44.6, 223)

Simulación desplazamientos

50

4c. Deformación

Simulación Deformación

51

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

1.24

Simulación factor seguridad

52

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2

Densidad 7700 kg/m3

Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2

Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)

53

Bulón Diámetro 30 mm

1. Materiales

Material Masa Volumen

42CrMo4 0.33 Kg 0.00032 m3

2. Información de cargas y restricciones

Sujeción

Bulón 30 mm 2 caras fijas

Cargas

Fuerza 1 En 2 caras, fuerza normal a plano

912.93 N, distribución uniforme

Fuerza 2 En 1 cara, fuerza normal a plano

200597.38 N, distribución uniforme

54

3. Propiedad del estudio

Información Malla

Tipo malla Malla sólida Mallador utilizado Malla estándar

Verificación Jacobiana 4 points Tamaño elementos 13.086 mm

Tolerancia 0.654 mm Calidad Alta

Número elementos 7923 Número nodos 12591

Información del solver

Calidad Alta Tipo Solver Solver tipo FFEPlus

55

4. Resultados

4a. Tensiones

Nombre Tipo Mín.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Máx.

(MPa)

Ubicación

(mm)

Stress VON: Von Misses

1.568 (-0.003, -62.15, 105.409)

549.425 (2.988, -40.168, 18.148)

Simulación Tensiones

56

4b. Desplazamientos

Nombre Tipo Mín.

(mm)

Ubicación

(mm)

Máx.

(mm)

Ubicación

(mm)

Displacement URES: Desplazamiento

Resultante

0 (40, 0,

438.5)

0.234 (-40.01, 44.6, 223)

Simulación desplazamientos

57

4c. Deformación

Simulación Deformación

58

5d. Factor de seguridad

Factor seguridad

1.27

Simulación factor seguridad

59

6. Apéndice

Apéndice

Nombre material 42CrMo4 Tipo modelo material Isotrópico elástico lineal

Criterio de error predeterminado Tensión máxima de von Mises

Nombre Propiedad Valor Unidades

Módulo elástico 2.05e11 N/m2

Coeficiente Poisson 0.28 NA Módulo Cortante 7.9e10 N/m2

Densidad 7700 kg/m3

Limite tracción 1e9 N/m2 Límite elástico 6.833e8 N/m2

Conductividad térmica 50 W/(m·K) Calor específico 460 J/(kg·K)