INTRODUCCION
A SOLIDWORKS CAE
Análisis estático Para iniciar un análisis estático de cargas de una pieza, primero debemos activar el modulo de simulación, el cual se encuentra en complementos, se abre una ventana y se active las Casillas como se indica en la figura.
Finalizado este paso, se busca el archivo con el nombre gancho, y abrirlo.
Se desplega una ventana Simulation, en la cual se encuentra una ventana Asesor de estudios y escogemos la opcion de Nuevo estudio, acontinuacion se desplega una ventana en la cual indica todos los tipos de analisis de estudio que tiene el software para realizar, escogemos la opcion Analisis estatico.
Cuando se escoge el analisis estatico, nos muestra todos las operaciones que se requiere para el analisis, los pasos siguientes se describen a continuacion.
El paso Sujeciones permite especificar cómo se soporta la pieza.
Para fijar la cara del taladro: 1.
Haga clic en Asesor de sujecion, aparece una ventana y se escoje la opcion geometria fija.
2. En la zona de gráficos, haga clic en la cara del taladro. La Cara<1> aparece en el cuadro de selección en el PropertyManager Sujeción y los símbolos de sujeción aparecen en la cara seleccionada.
3. Haga clic en
.
Aparece Fijo-1 en el gestor de diseño del SimulationXpress y se muestra una casilla de verificación junto a Sujeciones, en el panel superior del asistente de SimulationXpress, que indica que el paso ha finalizado.
Aplicar cargas Ahora aplique una fuerza de 3000 libras hacia abajo.
Para aplicar la fuerza: 1.
Haga clic en Asesor de cargas externa y escogemos la opcion de Fuerza.
2. En la zona de gráficos, seleccione las dos caras como se indica en la figura.
Aparece Cara<1> y Cara<2> en el cuadro de selección en el PropertyManager Fuerza. 3. Active Dirección seleccionada: 4. Haga clic en Plano2 en el gestor de diseño del FeatureManager. Aparece Plano2 en la casilla Plano para dirección. Observe que la dirección de la fuerza es ascendente. 5. Seleccione Invertir dirección. Se invierte la dirección de la fuerza.
6. Escriba 1500 para la fuerza. El software aplica 1500 libras a cada una de las caras seleccionadas por un total de 3000 libras.
7. Haga clic en Aparecera Fuerza-1 en el gestor de diseño y se muestra una casilla de verificacion junto a Cargas, en el
panel superior del asistente de SimulationXpress, que indica que el paso ha finalizado.
Asignación de material En este paso, asigne un material a la pieza desde la Biblioteca de materiales de SOLIDWORKS. El gancho está hecho de Acero aleado. Para asignar el material Acero aleado a la pieza: 1. 2. 3.
Haga clic en Aplicar el material.
2. En el cuadro de diálogo Material: a. Expanda Materiales de SOLIDWORKS. b. Expanda la categoría Acero. c. Seleccione Acero aleado. 3. Haga clic en Aplicar y, a continuación, haga clic en Cerrar.
Analizar el modelo Para analizar la pieza: 1. Haga clic en Ejecutar simulación para aceptar las configuraciones de malla predeterminadas. Da comienzo el análisis y aparece un indicador de progreso. Al finalizar el análisis, aparece en la zona de gráficos una animación de la pieza deformada y una marca de verificación
junto a Ejecutar y Resultados.
Ver los resultados El paso Resultados muestra el factor mínimo de seguridad del modelo de aproximadamente 7.568. Esto significa que no se espera que el modelo falle bajo las cargas y sujeciones especificadas.
Calcular la fuerza máxima Con base en la suposición estática lineal del análisis de esfuerzos, podemos calcular la fuerza máxima como sigue: Fuerza aplicada en cada cara = 1500 libras Factor mínimo de seguridad aproximado = 7.568 En general, las regiones críticas de la pieza empiezan a ceder si se aplica una nueva carga igual a la actual multiplicada por el factor de seguridad mínimo obtenido.
En este caso, las regiones críticas de la pieza empezarán a ceder si aplicamos una fuerza aproximada de 1500 X 7.568 = 11,352 libras a cada una de las dos caras.
Cambiar el tamaño del elemento Para estudiar los efectos de cambiar el tamaño de elemento sobre los resultados, cambie el tamaño de elemento predeterminado y vuelva a analizar la pieza. Para cambiar el tamaño de elemento y volver a analizar la pieza: 1. Haga clic en Ejecutar en la parte superior del asistente de SimulationXpress. 2. Haga clic en Cambiar la configuración. 3. Haga clic en Cambiar la densidad de malla. Una advertencia informa de que si vuelve a generar la malla, se borrarán los resultados. 4. Haga clic en Aceptar para cerrar la advertencia.
5. En el PropertyManager Malla, en Densidad de malla, arrastre el control deslizante hasta el extremo derecho. 6. Haga clic en
para generar una nueva malla del modelo.
7. Haga clic en Siguiente. 8. Haga clic en Ejecutar simulación para volver a ejecutar los análisis. El nuevo factor de seguridad es 7.644, lo que representa una diferencia inferior al 1% con respecto al original 7.568. Esta pequeña diferencia indica que los resultados anteriores son precisos.
Ver un trazado de esfuerzos equivalentes Para ver los esfuerzos: 1. En el asistente de Simulations, haga clic en Mostrar tensión de von Mises. El programa muestra el trazado de esfuerzos equivalentes.
Se genera el trazado de tensiones sobre la deformada. Para ilustrar la forma deformada, Simulation ajusta la escala de la deformación máxima en el 10% de la diagonal del cuadro delimitador.
2. Haga clic en una opción:
Reproducir la animación
para animar el trazado de tensiones.
Haga clic en Detener la animación
para detener la animación.
Ver el trazado de desplazamiento resultante Para ver el desplazamiento resultante: 1. En el asistente de Simulation, haga clic en Mostrar desplazamiento. Se visualiza el trazado del desplazamiento resultante.
Puede animar el trazado de desplazamiento resultante al igual que el de tensión equivalente. 2. Haga clic en Terminado el examen de resultados.
Plancha de anclaje La pieza plancha de anclaje del ensamblaje está hecha de plástico Nylon 6/10. La plancha está soportada por sus cuatro taladros. Se transmite una fuerza a la plancha de anclaje por medio del componente barra. Determine la fuerza máxima que la plancha de anclaje puede soportar mientras se mantiene el factor de seguridad en 3.0.
Utilice las siguientes pautas para encontrar la fuerza máxima: 1. En la base de datos Materiales de SOLIDWORKS, asigne Nailon 6/10 en Plásticos. 2.
Restrinja los cuatro taladros de la plancha. Utilice un conjunto de sujeciones que contenga las cuatro caras.
3.
Aplique una fuerza de 350 libras a la cara que está en contacto con el componente barra. En lugar de 350 libras, se puede aplicar cualquier otra magnitud razonable. Llamemos a la fuerza aplicada F.
4. Analice la pieza utilizando la configuración predeterminada. Una vez completado el análisis, el programa muestra el factor de seguridad mínimo. Supongamos que este factor es m. Esto quiere decir que la plancha de anclaje empieza a ceder si cambiamos la magnitud de la fuerza de F a mxF. Con base en un factor de seguridad de 3.0, la fuerza máxima que puede soportar la plancha de anclaje es mxF /3.0. La siguiente figura muestra la distribución de esfuerzos de la plancha de anclaje basada en una carga de 350 libras.
Cruceta Esta pieza está hecha de acero aleado. Se aplica una fuerza a la cara del taladro central. En general, una misma pieza puede presentar situaciones de restricción diferentes. De acuerdo a un factor de seguridad de 2.0, determine la fuerza máxima que la cruceta puede soportar cuando:
Todos los taladros exteriores son fijos.
Dos taladros exteriores son fijos.
Sólo un taladro exterior es fijo.
Utilice las siguientes pautas para determinar las fuerzas máximas que puede soportar la cruceta: 1. 2.
En la base de datos Materiales de SOLIDWORKS, asigne Acero aleado en Acero. Restrinja los tres taladros exteriores. Se pueden incluir las tres caras en un conjunto de sujeciones o definir un conjunto para cada cara.
3.
Aplique una fuerza axial de 500 libras. Llamemos a la fuerza F. La dirección axial se especifica seleccionando Plano1 como el plano de referencia.
En general, si ningún plano de referencia es normal a la dirección de la fuerza deseada, es necesario crear un nuevo plano de referencia. 4. Repita el analisis con los casos ya mencionados.
Cartucho Tinta La pieza soporte es un pequeño componente del ensamblaje cartucho de tinta. Es necesario separar los brazos del soporte para ensamblar los componentes. Para simular este proceso, aplique fuerzas normales a las caras de los brazos. Determine el efecto de la eliminación del nervio sobre la fuerza máxima que se puede aplicar sobre cada brazo con seguridad. El soporte está hecho de un plástico con las siguientes propiedades: Propiedad
Módulo elástico
Valor
8.8e5 N/cm²
Coeficiente de Poisson 0.3 Densidad de masa Límite elástico
0.0014 Kg/cm³ 2.5e4 N/cm²
1. Introduzca las propiedades de material de la pieza de acuerdo con la tabla de arriba. Las únicas propiedades que el programa utiliza para completar el análisis son el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson. El límite elástico no es necesario para calcular esfuerzos, pero sí lo es para calcular la distribución del factor de seguridad mientras se ven los resultados. La densidad de masa se utiliza para calcular las propiedades físicas en el informe final. 2. Restrinja la cara cilíndrica que se muestra en esta figura.
3.
Aplicar fuerzas hacia afuera a las caras interiores de los brazos. Se puede definir un conjunto para las dos caras o un conjunto para cada cara. Recuerde que el programa aplica la fuerza especificada por usted a cada cara del conjunto. Si se especifica una fuerza de 2 libras sobre dos caras en un conjunto de fuerzas, se está aplicando una fuerza total de 4 libras. Trate de obtener una vista preliminar de las fuerzas para asegurarse de que se aplican en las direcciones correctas.
4. Analice la pieza utilizando la configuración predeterminada. Para estudiar los efectos de la eliminación del nervio, suprimirSaliente-Extruir1 en el gestor de diseño del FeatureManager.
Grifo La pieza grifo es un componente del ensamblaje grifo. Calcule las magnitudes de las fuerzas horizontales frontal y lateral que harán que ceda el grifo. 1. En la base de datos Materiales de SOLIDWORKS, asigne Materiales de SolidWorks en Aleaciones de cobre. 2. Restringir las caras de los tubos de entrada verticales.
4.
Aplique una fuerza hacia adentro de 100 libras al extremo del tubo.
4. Ejecute el análisis utilizando la configuración predeterminada.
Regiones críticas (en rojo) de la pieza grifo basadas en un factor de seguridad de 3.0 Para estudiar los efectos de invertir la dirección de la fuerza, retroceda a Carga e invierta la dirección de la fuerza.
