Ingeniería Asistida por Computador Ing. Mariangely Talavera
ANÁLISIS DE VIGAS CON SOLIDWORKS DETEMINACIÓN DE ESFUERZOS DE FLEXIÓN Y FACTOR DE SEGURIDAD Ingeniería Asistida por Computador. Módulo II
NOTA: Antes de realizar la práctica, y a modo de repaso, consulte cualquier bibliografía de resistencia de materiales para tener claros los conceptos y ecuaciones inherentes al cálculo de esfuerzos de flexión en vigas y factor de seguridad. La práctica consta de dos partes, la primera consiste en la solución analítica del ejercicio de mecánica estructural aplicando el análisis estático y las ecuaciones establecidas para determinar el esfuerzo y el FDS en la viga. La segunda parte es netamente práctica para comprobar resultados modelando la viga en SolidWorks y recreando las condiciones del ejercicio en un estudio de simulación Estático.
Problema planteado: determinar el esfuerzo flexionante máximo y el factor de seguridad para la viga de apoyo simple, de sección transversal rectangular como se muestra. El material de la viga es acero A-36.
Solución analítica: Realizando un diagrama de cuerpo libre de la viga para los apoyos y carga aplicada, se determinan luego las reacciones mediante un análisis estático simple.
Del análisis estático para los momentos y las reacciones se obtiene: R AX= 0 ; R AY=2.5KN ; RBY= 2.5KN
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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Graficando los diagramas para las fuerzas cortantes y para los momentos flexionantes, de acuerdo a la distribución de la carga indicada, se obtiene:
Determinación de
:
Con
para la sección transversal rectangular de la viga
;
c= 0.05m
Determinación del factor de seguridad:
Con para el acero;
Solución mediante simulación en SolidWorks: Tomando en cuenta la información descrita de la viga en el enunciado del problema, modele la pieza en SolidWorks (sugerencia: plano de croquis Lateral) y aplique como geometría de referencia el punto donde debería actuar la carga centralizada.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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Active el complemento de Simulación o verifique que se encuentre cargado.
Aparecerá la pestaña Simulación en la barra del administrador de herramientas.
Inicie un nuevo estudio de Simulación.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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Siga el procedimiento explicado en clase para el desarrollo de un estudio estático de simulación: 1. Definir tipo de estudio: Estático. Asignar nombre.
2. En el gestor de simulación, sobre el nombre de la pieza, presione click derecho y seleccione Tratar como viga.
Aparecerá una alerta de error en la sección Juntas, presione click derecho sobre ella y seleccione Editar , luego elija la opción Calcular y presione Aceptar para cerrar.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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3. Aplicar material a la pieza. Como se indica en el enunciado, se trata de una barra de acero estructural A-36.
Seleccione el material indicado, click en Aplicar y luego en Cerrar . 4. Asignar las sujeciones que estén presentes en la v iga. Para este ejercicio se indica que la viga se encuentra simplemente apoyada, es decir, se aplicará una geometría fija Inamovible (sin traslación) en un extremo y una geometría de referencia en el otro para representar el rodillo.
La siguiente sujeción será de geometría de referencia, con plano Lateral y restricción de movimiento como se indica.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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5. Definir las cargas que actúan sobre la pieza. Elija la opción Fuerza, para la carga externa y aplique la configuración indicada.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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6. Crear el mallado.
7. Una vez culminado el proceso de m allado, ejecute directamente la simulación
8. Interpretación de resultados de simulación
El esfuerzo obtenido concuerda con los cálculos realizados. Ahora bien, sobre la carpeta Resultados presione click derecho, Definir trazado de factor de seguridad , Aceptar .
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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Por último, sobre la carpeta Resultados presione click derecho y seleccione Definir diagramas de viga.
Aplique la configuración para Fuerzas cortantes:
Y repita para generar la gráfica de Momento en Dirección 2. Visualice en la vista de planta.
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
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Una vez concluido el estudio, genere un informe con la información de su sim ulación.
Llene los campos que requiera en el cuadro de diálogo que aparecerá para completar los datos que contendrá su informe.
Se creará un documento Word con la información detallada de la simulación. En la sección Conclusiones puede agregar datos que considere de interés, como sus observaciones o cálculos analíticos realizados previos a la simulación.
Ejercicio propuesto: Determine el esfuerzo máximo que experimenta la viga de acero estructural que se il ustra y calcule su factor de seguridad bajo ese esfuerzo. Obtenga los diagramas de vigas, genere el informe final con las respectivas conclusiones. Nota: Realice los cálculos analíticamente y con SolidWorks para comparar los resultados obtenidos
* consulte bibliografía de diseño de máquinas para mayor detalle.
