proyecto de ansys de una viga i

7/23/2019 Proyecto de Ansys de Una Viga I

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Proyecto final de curso de ANSYS

Albuja Ayala María José

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

uaya!uil " Ecuador #$al%u$a&espol'edu'ec

Resumen

El presente proyecto tiene co#o o%$etio co#pro%ar los conoci#ientos ad!uiridos en el curso de

la *erra#ienta de si#ulación #ediante ele#entos +initos ,-S.S /or0%enc* en el presente se

#odeló una iga de ,cero ,12 con +or#a de I con la +inalidad de con+ir#ar y a+ian3ar los

conoci#ientos ad!uiridos en Mecánica de los Sólidos pri#ero se de%e reali3ar el #odelado 14

con la ayuda del so+t5are SOLI4/O67S el cual es co#pati%le con el so+t5are de si#ulación

o sino se #odi+ica el +or#ato del docu#ento a 'step para !ue sea +ácil#ente reconocido por el

so+t5are de ,-S.S' El #aterial de la estructura es ,cero ,12 '-uestra si#ulación tiene co#o

o%$etios co#pro%ar la de+or#ación de una iga con +or#a de I #ediante el progra#a de ,-S.S/or0%enc*'

Para este análisis se co#pro%ará si se cu#plen los alores teóricos o%tenidos #ediante cálculo

co#parados con los del dise8o' Los alores de los es+uer3os y de+or#aciones críticos son 9

:;:<1Pa y ;=>2<1 respectia#ente con lo cual pode#os concluir !ue nuestra discreti3ación es

correcta'

Palabras Clave: /or0%enc* iga de+or#aciones +uer3a discreti3ación

Abstract

?*is pro$ect ai#s to test t*e 0no5ledge ac!uired in t*e course o+ t*e si#ulation tool ,-S.S

/or0%enc* +inite ele#ent in t*is %ea# 5as #odeled ,12 Steel I"s*aped in order to con+ir# and

consolidate t*e 0no5ledge ac!uired Solid Mec*anics you #ust +irst #a0e 14 #odeling 5it* t*e

*elp o+ t*e Solid/or0s so+t5are 5*ic* supports si#ulation so+t5are or t*e docu#ent +or#at %ut is

#odi+ied 'step to %e easily recogni3ed %y t*e so+t5are ,-S.S' ?*e #aterial is steel structure

,12 'Our si#ulation ai#s to c*ec0 t*e de+or#ation o+ a %ea# s*aped %y t*e progra# I ,-S.S

/or0%enc*' ?*is analysis 5ill eri+y t*at t*e t*eoretical alues o%tained %y calculation co#pared to

t*e design are #et' ?*e alues o+ +orces and de+or#ations are critical9 :;:<1Pa and ;'=>2<1

respectiely 5*ic* can conclude t*at our discreti3ation is correct'

Key Words: /or0%enc* %ea# de+or#ation+orce discreti3ation

ntroducci!n

Pare este proyecto se *a escogido el análisis

de un iga I pues en el estudio de la

#ecánica de solidos I y II nos ense8an

acerca del análisis estructural de una iga con

di+erentes tipos de per+iles es por eso !ue surgela curiosidad de la co#pro%ación de los

resultados de los di+erentes tipos de per+iles de

igas '

1



Para estos necesita#os conocer los

conceptos %ásicos !ue presentare#os a

continuación 9

En #uc*os casos del dise8o estructural y de

#á!uinas los #ie#%ros de%en resistir

+uer3as aplicadas lateral o transersal#ente

a sus e$es '?ales #ie#%ros se deno#inanvigas.

Los #ie#%ros principales !ue soportan

pisos de edi+icios son igas igual#ente el

e$e de un e*iculo es ta#%ién una iga'

( Resistencia de Materiales Basica Para

Estudiantes de Ingenieria s' +')

La deformación se puede de+inir co#o el

ca#%io de +or#a de un cuerpo de%ido a laacción de un es+uer3o '( Metalurgia

mecánica :>>>)

@na fuerza representa la acción de un

cuerpo so%re otro y puede e$ercerse por contacto real o distancia co#o en el caso

de las +uer3as graitacionales y #agnéticas'

@na +uer3a se caracteri3a por sus pnto de

aplicación #agnitud y dirección y serepresenta con un ector' (Beer, 20!"

F =ma

En la #ecánica de solidos es

particular#ente i#portante deter#inar esas

+uer3as so%re las diersas porciones de unasección ya !ue la resistencia a la

de+or#ación y a las +uer3as depende de esa

intensidad'

Con las co#ponentes de la intensidad de una+uer3a por unidad de área es decir del

esfuerzo, son solo ciertas solo en un punto

la de+inición #ate#ática del es+uer3o es 9

4onde el pri#er su%índice de τ indica !ue

se considera el plano perpendicular al e$e A

y el segundo designa la dirección de la

co#ponente del es+uer3o'

Modelamiento

Metodolo"ía #ara el $esarrollo del

Procedimiento de Simulaci!n en ANSYS

Procedi#iento de Solución @sando el Métodode Ele#entos Finitos

:' Especi+icar la geo#etría' I#portar el #odelo

desde el #odelador Solid5or0s'

B' 4e+inir el tipo de ele#ento y sus propiedades'

1' ,plicar el #allado a la estructura para

diidirlo en distintos ele#entos'

<' ,plicar las condiciones de +rontera

(restricciones) y las cargas eAternas'

=' enerar una solución'

2' ,nali3ar los datos o%tenidos en nuestra

si#ulación'

Modelo de la forma

Real vs Modelado

#igura.2 viga real en forma de I

#igura.! viga modelada en forma de I

2



Modelo matem%tico

Propiedades del material Esta estructura es una iga con per+il en

+or#a de I !ue sostiene diersas

estructuras co#o co#ponente estructural

en puentes y estructuras '

,lgunas características del #arco a

anali3ar son9

olu#en 7,6× 10−3 3

Masa

1'< kgMaterial ,cero ,12

Módulo de

Elasticidad→ε=2x1011Pa !"ite de

#otu$a a %$acció& →'t=(x10)Pa !"ite

El*stico →'e=2,+x10)Pa

Discretización de la estructura:

Para el #étodo de Ele#entos Finitos es

necesario aplicar un #allado'

Inicial#ente se aplicó un #allado general

sin e#%argo la calidad %uena (D=) por lo

!ue consecuente#ente se aplicó en

In+lation la opción9 S#oot* ?ransition' Se

arió el Radio de transición a ;BDB y

+inal#ente se o%tuo un #allado con

calidad de B y 1;;;; nodos'

Figura'< Mallado de la iga

Restricciones & Cargas Externas

Se aplicaron restricciones en los puntos

!ue se #uestran a continuación9

Figura'= 6estricciones de la carga

Las restricciones +ueron colocadas de

acuerdo al análisis del pro%le#a !ue se

encuentra en el ,neAo , en la parte del

lado i3!uierdo un +iAed support' La

principal carga se la coloca en lado

3



derec*a de la iga una +uer3a de

":;;;-'

An%lisis de los Resultados

En esta sección tene#os el resultado del

#áAi#o y #íni#o es+uer3o de+or#ación y

para poder deter#inar có#o tra%a$a la iga

en cantiléer y cuando es so#etida a una

carga puntual !ue se encuentran en el

,neAo ,'

Esfuerzos de Von Mises

En la +igura'2 !ue se encuentra en el

,neAo , se o%sera !ue el es+uer3o#áAi#o de on Mises es :;':<1Pa el

cual es #ayor al o%tenido teórica#ente de

la ecuación del es+uer3o con un alor de

'DB1' El es+uer3o #áAi#o se encuentra en

la parte superior de la iga y es la parte

critica del análisis este es+uer3o nos ayuda

a deter#inar !ue en la parte superior

tra%a$a en tensión y en la parte in+erior en

co#presión'

Deformación Total

En la +igura'D !ue se encuentra en el

,neAo , la de+or#ación total de la iga

es de ;'=>2<1 #áAi#o& lo !ue se de%e a

los es+uer3o de nor#ales y cortantes !ue

soporta la iga sa%iendo !ue la iga

tra%a$a en +leAión co#o el alor del

es+uer3o #áAi#o o%tenido es

desprecia%le y no se nota a si#ple ista'

'onclusiones y

Recomendaciones

4espués de anali3ar cada una de las condicionesdel dise8o pode#os concluir !ue la estructura

está correcta#ente anali3ada y !ue podrá

soportar las cargas planteadas en el pro%le#a'

4urante el curso de ,-S.S se *a co#prendido

el proceso de si#ulación de una estructura en

dic*o progra#a co#o reali3ar el #allado e ir

colocando cada una de las condiciones iniciales

del pro%le#a para posterior#ente ealuar si

cada uno de los datos *a sido colocado de la

#anera adecuada'

Se reco#ienda usar este tipos de igas enes+uer3os !ue sean so#etidos a +leAión ade#ás

de un análisis pro+undo del tipo de #aterial y el

es+uer3o #áAi#o al cual de%e llegar to#ando

en cuenta la distri%ución de las +uer3as'

Referencias (iblio"r%ficas

Metalurgia mecánica' (:>>>)' Editorial Li#usa'

Resistencia de Materiales Basica Para

Estudiantes de Ingenieria' (s' +')' @ni' -acionalde Colo#%ia'

Geer H' M' (B;:1)' Mecanica $ectorial %ara

Ingenieros .Estatica. MeAico9 Mcra5"ill'

Popo E' P' (B;;;)' Mecanica de solidos .

MeAico9 Person '

4



Ane)os

Figura'2 Es+uer3o de on #ises

Figura'D 4e+or#acion total en la iga

proyecto de ansys de una viga i

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