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Labotario de diseño de elementos de maquinas
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Reporte #9
“Documento con la explicación del análisis de un eje a torsión flexión”
Lab. Diseño de elementos de maquinas
Mauro Javier Gaona Martínez
1518096
Hora: V1
Brigada: 104
1 de Mayo del 2015
Imparte el curso: M.C. Roberto A. Mireles Palomares
Valor: 10 % Limite: 01/May/2015 12:00PM
Desde: 27/Abr./2015 12:00PM Hasta: 01/May/2015 12:00PM
Forma de Trabajo: Individual
Actividad de Aprendizaje
Documente el modelado y análisis, de un eje a torsión-flexión
Criterios de desempeño
Síntesis y Documentación: -Tiempo de entrega -Presentación: Portada, Información
de la Actividad, Número de páginas, la portada se cuenta pero no se numera,
Formato word T.N.R. 12 pts. , Interlineado doble, Separación entre párrafos 1
espacio doble, Fin de artículo 3 espacios dobles, Encabezado de artículo T.N.R. 14
pts., Inicio de párrafo después de encabezado 2 espacios dobles, Figuras
referenciadas y con texto explicativo. La información de la actividad en la segunda
página con copiar y pegar. -Bibliografía al final
Contenidos
Ejercicio 9 Eje a torsión-flexión 1. Introducción2. Procedimiento para el análisis3.
Bibliografía
Recursos
Ejercicio 9 Eje a torsión-flexión (Archivos )
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1. Desarrollo
En este reporte se documenta la simulación de un cilindro sometido a una carga de
compresión y la vez se someterá a torsión, dicho cilindro tiene un cambio de sección.
La creación de la pieza será en el programa “Solidworks”, y la simulación se llevará a cabo
en el programa “Cosmos Design”.
En este caso, el material que seleccionaremos no será de la librería que tiene el programa
Cosmos, introduciremos un material con características que nosotros queremos, esto
explicado con más detalle más adelante.
2. Creación del elemento
Se abre el programa Solidworks y se empieza a realizar el modelado del elemento que se
analizará, se empezará a elaborar en la vista Alzado.
Utilizando los comandos:
Cota inteligente
Extrucción
Línea
Circulo
Redondeo
A continuación el elemento ya elaborado con sus respectivas medidas:
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Imagen 1.- Pieza con sus respectivas medidas.
Esa pieza para poderla analizarla en el programa “Cosmos design” es necesario guardar la
pieza en el formato “IGES” (.igs), ya que en este formato se trabaja en el cosmos.
Imagen 2.- Formato en el cual se va a guardar el documento
3. Simulación
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La simulación se hace en el programa “Cosmos”, para ello es necesario programar las
condiciones a las cuales será sometida la pieza.
A continuación los pasos para desarrollar la simulación.
1- Una vez que se abre el programa, y se carga el elemento que elaboramos en
el programa Solidworks buscándolo por su terminación IGES (.igs).
Después se crea un nuevo estudio.
Imagen 3.- Creación del nuevo estudio
2.- Posteriormente se le aplicará el material a la pieza
Imagen 4.- Aplicación del material al elemento
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pero este material no será uno de los ya precargados en la librería, este será un
acero con las siguientes características: Sy= 30,000 psi, Sut=55,000 psi y E=29,
000,000 psi.
Imagen 5.- Creación del material en la biblioteca
3.- A continuación, seleccionaremos la sujeción de la pieza, en este caso
seleccionaremos la cara inferior de la figura, como se muestra a continuación.
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Imagen 6.- Sujeción del elemento.
4.- Seleccionaremos la cara en donde se le aplicará la torsión, que será de -250
Lb (el signo negativo es para darle la dirección a la fuerza)
Imagen 7.- Cara a la cual se le aplicará la carga
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5.- Crearemos la malla, la cual será en un grado medio, cabe destacar que en
esta se puede definir qué tan exacto sea la simulación.
Imagen 8.- Elemento ya una vez que se ha creado la malla
Una vez se creó la malla iniciamos la simulación.
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4. Resultados
4.1 Tensión
El programa por default usa la teoría de falla de Von Mises, siendo que es un material
dúctil no hay problema en usar esta teoría.
En dicha prueba nos arroja un valor de 2.337 x 104 N/m2 en el punto crítico, mientras que
en la zona con menor riesgo de falla es de 6.435 x 101 N/m2.
Imagen 9.- Pieza sometida a torsión-flexión
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En esta imagen podemos observar que en la pieza no se pueden observar puntos críticos,
solamente en el empotramiento, que es en la orilla del cilindro, pero en el cuerpo de la
muestra no hay un punto crítico.
4.2 Desplazamiento
El programa nos arroja que en el punto crítico y en la zona con menor deformación el valor
es de 9.203 x 10-2 mm y 3.937 x 10-32 mm respectivamente.
Imagen 10.- Elemento deformado
En la imagen podemos observar que la zona donde hay más desplazamiento es en la zona
donde se le aplicó la fuerza.
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4.3 Deformación unitaria
En la siguiente imagen podemos observar el resultado que se obtuvo, en cuanto a
deformación, en la pieza no se observan puntos críticos, más que en dónde va la sujeción,
de ahí en fuera todo es seguro.
Imagen 11.- Deformación unitaria
En esta imagen podemos es más notoria la deformación que tuvo el elemento
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Imagen 12.- Pieza vista desde abajo, en esta imagen es notoria su deformación
Es una vista inferior del elemento y podemos observar la deformación.
4.4 Factor de seguridad
El factor de seguridad que arroja la teoría de Von Mises es de 1.284
5. Conclusiones
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En los resultados podemos observar que las características del acero que introducimos son
de un acero que aguantó la prueba de torsión flexión, ya que el elemento no tuvo puntos
críticos de consideración más que en las sujeciones, eso se puede observar en el factor de
seguridad, que es un factor bajo.
Más sin embargo si tuvo deformación considerable en donde se le aplicó la fuerza.
6. Bibliografía
Diseño en ingeniería mecánica (pág. 29-30)
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