Informe Eje-estudio Por Fatiga-1

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Simulación de eje Fecha: lunes, 11 de mayo de 2015 Diseñador: GRUPO 2 Nombre de estudio: estudio por fatiga Tipo de análisis: Fatiga(Amplitud constante)

Table of Contents Descripción .......................... ....................................... ................. .... 1 Parámetros tomados para la simulación por fatiga ........................ ..................................... .......................... ............. 2 Información de modelo ........................... ............................. .. 5 Propiedades del estudio ........................ ............................ .... 6 Unidades ........................ ...................................... ...................... ........ 6

Descripción

Propiedades de material ......................... ........................... .. 7 Opciones de carga .......................... ................................... ......... 7

Para crear un estudio a fatiga, hay que solucionar primero uno o varios estudios estáticos para definir las cargas y las sujeciones que actúan sobre el modelo objeto de estudio.

Resultados del estudio ............... ............................ ............... .. 8 Conclusión ......................... ...................................... ................. .... 12

En el estudio estático es donde se define el tipo de material, así como sus propiedades y la curva SN del mismo ya que ésta última es indispensable indispensable para la realización del estudio a fatiga.

Analizado con SolidWorks Simulation

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Parámetros tomados para la simulación por fatiga Los materiales que se deben emplear en los estudios de fatiga son los que tienen asociados las curvas SN o curvas de tensión/nº de ciclos. Estos materiales se distinguen por tener las siglas SN o SS en la biblioteca de materiales. Si las propiedades del material que se quieren usar son diferentes a las que hay definidas, se puede crear un nuevo material personalizado, incluyendo tanto las propiedades físicas del material, como la curva SN. En curvas SN de fatiga se puede definir el tipo de interpolación que va a ejecutar el Programa dentro de la curva. También se puede elegir entre una curva SN Predefinida del material o derivarla del módulo elástico del material. Si se deriva del módulo elástico del material, se puede basar en: curvas de acero austenítico ASME (American Society of Mechanical Engineers) o curvas de acero al carbono ASME. La definición de cargas exteriores, apoyos y mallado se realiza de la misma forma que el definido en los estudios estáticos anteriormente realizados. Una vez que se tienen los distintos ensayos estáticos, se abre un nuevo estudio de fatiga. La opción sucesos a fatiga permite definir el número de ciclos, el tipo de carga y otras variables asociadas al modelo de ensayo y asociarlo a un estudio estático de referencia para cualquier tipo de análisis donde la amplitud de la carga se constante o variable. Un suceso de fatiga constante puede asociarse a uno o más ensayos estáticos, Mientras que uno variable, solo puede referirse a un único ensayo estático.

SUCESOS A FATIGA CONSTANTE: 

Definición de las características del ensayo de fatiga constante Para definir las características del ensayo, se pulsa con el botón secundario del Ratón sobre el nombre del estudio de fatiga, desde el gestor de simulación. Dentro del cuadro de interacción entre sucesos de amplitud constate , se puede seleccionar:

Interacción aleatoria : si hay definidos varios sucesos estáticos, estos interactúan entre sí de


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forma aleatoria, mezclando las tensiones pico de cada uno de los sucesos para evaluar la tensión alterna. Sin interacción : Cada uno de los sucesos definidos actúa de manera secuencial,uno detrás de otro.

En el cuadro calcular tensiones alternas cuando , se define el tipo de tensión que debe ser aplicado para determinar las tensiones alternas equivalentes y conocer a partir de los diagramas SN, el número de ciclos a rotura. Se puede seleccionar una de las siguientes tres opciones: Intensidad de tensión (P1-P3),tensión equivalente (Von Mises), principal máxima absoluta (P1). Corrección de tensiones medias : Determina el método de corrección de la tensión media. Se puede seleccionar cualquiera de los criterios siguientes:

Goodman, Gerver, Soderberg. Factor de reducción de resistencia a la fatiga K . Se puede seleccionar un valor Kf f entre cero y uno. El programa divide la tensión alterna por el valor indicado. El resultado obtenido lo utiliza para determinar el número de ciclos empleando la curva SN.

Opción vida infinita. Si se selecciona la opción, hay que indicar en la casilla deciclos, el número de ciclos que deben ser usados cuando al tensión alterna corregida sea menor que el límite de resistencia. En los cálculos se emplea el número indicado en lugar de emplear el último número de ciclos indicado en la curva SN para el límite de resistencia del material.



Agregar sucesos Con el botón derecho del ratón sobre la carpeta carga, se selecciona agregar suceso . Cada suceso se vincula a un estudio estático. Dentro de él, se selecciona el número de ciclos y el tipo de carga. En de tipo de carga, se pude elegir entre cuatro opciones: Completamente invertida : (LR=-1), la carga es totalmente reversible. Las cargas aplicadas al modelo invierten por completo su dirección de aplicación en función de los ciclos especificados. Con base en 0 . (LR=0), las tensiones cambian desde valores máximos (máximos o mínimos) hasta valores nulos.


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Relación de carga . El modelo está sometido a un ciclos de carga y descarga senoidal con una carga máxima s y una mínima definida por el producto de la tensión máxima por la relación de carga. Una relación negativa indica inversión de la dirección de carga. Máx Buscar picos de ciclo . Se emplean los resultados de más de un estudio estático para determinación de la tensión alterna más alta sufrida por cada uno de los nodos.

Por último, se asocian las características de la carga definidas a un estudio estático ya creado y ejecutado. En escala se puede definir la magnitud de la aplicación de las cargas definidas en el ensayo estático. Si se indica escala dos, por ejemplo, el programa multiplica por dos los resultados de tensión obtenidos en el ensayo estático para determinas el valor de la tensión alterna necesaria en el estudio de fatiga. Si se agregan varios sucesos, el mallado de estos debe tener las mismas características, si no es así, el ensayo a fatiga no se iniciará.


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Información de modelo

Nombre del modelo: eje Configuración actual: Predeterminado

Sólidos Nombre de documento y referencia

Tratado como

Cortar-Extruir2 Sólido


Propiedades volumétricas

Ruta al documento/Fecha de modificación

Masa:103.056 kg Volumen:0.0130947 m^3 Densidad:7870 kg/m^3 Peso:1009.94 N

E:\diseño de eje\eje.SLDPRT May 11 00:28:07 2015

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Propiedades del estudio Nombre de estudio Tipo de análisis

estudio por fatiga

Interacción entre sucesos

Aleatoria

Calcular tensiones alternas usando

Intensidad de tensión (P1-P3)

Cara de elemento SHELL

Cara superior

Corrección de la tensión media

Ninguna

Factor de reducción de resistencia a la fatiga

1

Vida infinita

Desactivar

Carpeta de resultados

Documento de SolidWorks (E:\diseño de eje)

Fatiga(Amplitud constante)

Unidades Sistema de unidades:

Métrico (MKS)

Longitud/Desplazamiento

mm

Temperatura

Kelvin

Velocidad angular Presión/Tensión

Rad/seg


N/m^2

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Propiedades de material Referencia de modelo

Propiedades

Componentes

Nombre: AISI 1020 Acero

Sólido 1(Cortar-Extruir2)(eje)

laminado en frío

Tipo de modelo: Isotrópico elástico Criterio de error predeterminado:

lineal Tensión máxima de von Mises

Datos de curva:

SN curve

Opciones de carga Nombre del evento Suceso-1

Nº de ciclos

Tipo de carga

100000000

Completamente invertida (LR=-1)


Asociación de estudios Nombre de estudio simulación estática

Factor de escala

Paso

1

0

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Resultados del estudio Nombre

Tipo

Mín.

Máx.

Resultados1

Daño acumulado

10000 Nodo: 1

83550.3 Nodo: 16396

eje-estudio por fatiga-Resultados-Resultados1

Daño: Representa el porcentaje de daño que acumula el modelo de pieza ensayado. Un porcentaje de 0.75e+002, por ejemplo, consume un 75% de la vida del modelo en esa zona de la pieza.

OBSERVACIÓN: El resultado del trazado de daño muestra que la pieza no sufre desgaste por fatiga aplicando la carga radial 108 


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Nombre

Tipo

Mín.

Máx.

Resultados2

Vida total

119688 ciclos Nodo: 16396

1e+006 ciclos Nodo: 1


Trazado de vida: Representa el número de ciclos de carga/descarga que produce la rotura por fatiga en el modelo. Se representan las zonas del mismo donde se produce el fallo. Gráficamente se puede representar como la intersección entre la horizontal de la tensión con la curva SN. La intersección determina el número de ciclos en el eje de abscisas. La vida depende únicamente del valor de la tensión y de la forma de la curva SN del material. Es independiente del número de ciclos.

OBSERVACIÓN: El resultado del trazado de vida muestra que la pieza sufre desgaste por fatiga aplicando la carga radial 108 


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Nombre

Tipo

Mín.

Máx.

Resultados3

Factor de carga

0.710426 Nodo: 16396

1251.51 Nodo: 1905


Factor de seguridad : Representa la relación entre el valor de la tensión que origina el fallo de fatiga con la tensión. Los modelos ensayados rompen cuando las cargas aplicadas sobre el modelo se multiplican por el resultado del factor de seguridad mínimo en esa zona.

OBSERVACIÓN: El factor de seguridad mínimo obtenido a fatiga es de 0.7042 menor que 1. Por lo que se llega a la conclusión que nuestro eje fallara a la carga de 108 


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Nombre

Tipo

Mín.

Máx.

Resultados4

Trazado de indicador de biaxialidad

-0.999999 Nodo: 12100

0.903638 Nodo: 1243


Trazado de biaxialidad : Representa la relación entre la tensión alterna principal menor dividida por la tensión alterna mayor. Resultados iguales a uno, indican un estado biaxial puro, mientras que valores iguales a menos uno, representan un cortante puro.


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Conclusión Podemos concluir que nuestro eje falla por fatiga con la carga radial de


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