Practica 9 - Lab. de Diseño de Elementos de Maquinas PDF

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I.- ObjetivoModelaje de una placa sometido a compresión para determinar la concentración de esfuerzos que está sometido debido a cambios geométricos de áreas, usando nuevos comandos en el software SolidWorks.II.- Marco TeóricoFactor de concentración de esfuerzos.La concentración de esfuerzos es ocas...

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I.- Objetivo Modelaje de una placa sometido a compresión para determinar la concentración de esfuerzos que está sometido debido a cambios geométricos de áreas, usando nuevos comandos en el software SolidWorks.

II.- Marco Teórico Factor de concentración de esfuerzos. La concentración de esfuerzos es ocasionada por los cambios abruptos en la geometría del material, que puede ser por filetes y orificios generalmente. Otras formas de concentrar los esfuerzos puede ser la discontinuidad en el material (inclusiones), los esfuerzos residuales, las soldaduras, el trabajo en frio. Es importante estudiar la concentración de esfuerzos porque un incremento traerá como resultado una falla en el material. Los métodos para calcular la concentración de esfuerzos son;   

el método analítico usando la Teoría de la elasticidad, el método Numérico usando el método de elemento finito y experimentalmente usando muy pequeñas galgas extenciométricas y por fotoelasticidad.

A continuación, estudiaremos el método de cómo obtener la gráfica que nos servirán para describir cómo se comporta el factor de concentración de esfuerzos Kt en una placa con filetes, con una sujeción en un extremo y una carga axial en el otro extremo. Los resultados obtenidos son independientes del tamaño del elemento y del material utilizado; solo depende de las razones de los parámetros involucrados, es decir, de las razones r/h y H/h. El esfuerzo máximo smax es obtenido mediante el método de elemento finito utilizando el software SOLID WORKS. Para calcular el esfuerzo promedio sprom=P/A utilizamos la carga axial P entre área en la sección crítica. Para obtener el factor de concentración de esfuerzo Kt dividimos el smax entre el sprom. Deberá de considerarse que este procedimiento es válido solo cuando el smax no exceda el límite de proporcionalidad del material. La barra plana está sometida a una carga axial P=10000N, tiene 20 cm de largo, un espesor t=1 cm, Se desea calcular el factor de concentración de esfuerzos. El material que se escogió es un acero de bajo carbono AISI 1020.

Los cambios en la geometría de una pieza ocasionados por "cuñeros", anillos de retención ó chaflanes, concentran los esfuerzos provocando falla en las piezas mecánicas. En la gráfica podemos observar que FIME

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entre más grande sea el radio, los valores del esfuerzo máximo y el factor de concentración de esfuerzos se reducen. A la vez, encontramos que la aplicación de software como SOLID WORKS, facilitan la obtención del factor de concentración de esfuerzo. Módulo Elástico de SolidWorks Simulation. Módulo elástico. Módulo elástico en las direcciones globales X, Y y Z. Para un material elástico lineal, el módulo elástico en una determinada dirección se define como el valor de tensión en dicha dirección que origina una deformación unitaria en la misma dirección. Además, es igual al cociente entre la tensión y la deformación unitaria asociada en dicha dirección. El módulo elástico (o módulo de elasticidad) fue introducido por primera vez por Young y, a menudo, se denomina Módulo de Young. Los módulos elásticos se utilizan en análisis estáticos, no lineales, de frecuencia, dinámicos y de pandeo.

III.-Procedimiento de la practica 1.- Se selecciona la opción “Archivo”, y dentro de esta la opción “Nuevo”. En la ventana emergente seleccionar la opción de “Pieza. Entonces primero se seleccionará su unidad de medida correspondiente que en este caso será en pulgadas (opción IPS).

2.- Seleccionamos el plano Alzado a y seleccionamos la opción Normal a después usamos la pestaña Croquis y seleccionamos la herramienta Rectángulo de Centro para dibujar un rectángulo desde el origen y dentro de este rectángulo dibujamos un círculo también con origen al centro y le damos la medida correspondiente usando la herramienta de cotas inteligentes

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3.- Utilizamos la herramienta Extruir saliente/base y seleccionamos la longitud de 0.5 pulgadas

4.- Seleccionamos el material del que va a estar compuesta nuestra pieza que será de acero AISI 1020

5.- seleccionamos Solidworks Simulation y damos clic en la opción Asesor de Estudios y damos clic en Estudio nuevo y al estudio le llamaremos “Tensión”.

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6.- Se selecciona la opción Asesoría de Sujeción y después Geometría Fija para definir donde estará sujeta o fija la pieza que en esta práctica será en la parte derecha de la pieza.

7.- Entonces damos clic en la opción de Asesor de cargas externas y seleccionamos la opción de Fuerza, seleccionamos las unidades que serán en IPS. Se le dará a la pieza una tensión de 400 lbf en la parte derecha de la pieza.

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8.-El último paso para realizar este estudio es mallar la pieza dando clic en la opción Ejecutar y seleccionar la opción Crear malla.

9.- Seleccionamos Ejecutar Estudio y nos dará Resultados.

10.- Para verificar el factor de seguridad damos clic en Resultados en la barra lateral y seleccionamos la opción de Definir trazado de factor de seguridad…

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11.- . La interfaz se divide en 3. En la primera opción se quedará en automático, en la segunda y en la tercera también se quedarán tal cual nos dan las opciones en el software.

12.- y nos da como resultado un Factor de seguridad de 73.

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IV.-Resultado

V.- Conclusión En esta práctica se vio nuevamente la simulación en SolidWorks en este caso fue a tensión como en la práctica pasada y nos dimos cuenta mediante un estudio el comportamiento de una pieza de acero sometido a una tensión de 400 lbf y la pieza no se tensionó tal como pensé ya que la pieza es de acero y el acero es resistente dado a la baja cantidad de lbf y por ende el número de factor de seguridad salió alto como lo tenía previsto haciendo que la pieza sea segura. En dado que la fuerza fuerza más grande y la pieza se venciera podríamos darle un material como acero al carbono para que la pieza fuera más segura.

VI.- Bibliografía https://www.monografias.com/trabajos96/calculo-del-factor-concentracion-esfuerzos-utilizandosolidworks/calculo-del-factor-concentracion-esfuerzos-utilizando-solidworks.shtml Beer Ferdinand P., Mecánica de Materiales, Mc. Graw Hil http://help.solidworks.com/2016/spanish/SolidWorks/cworks/r_Material_Properties.htm? format=P&value= FIME

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