Diseño de Productos Mecánicos II

P11. Análisis de tensiones

Nombre: Adrián Gorjón Pérez

Curso: 2º MDP

Fecha: 15/03/2013

Diseño de Productos Mecánicos II Adrián Gorjón

P11.Análisis de tensiones

INDICE:

P11.ANALISIS DE TENSIONES…………………………………………………………………………………………………………………

Enunciado Trabajo

Introducción

Plano Palanca

Informe de análisis de tensiones

Conclusiones

Plano Palanca modificad

Re-calculo de análisis de tensiones

Diseño de Productos Mecánicos II Adrián Gorjón

P11.Análisis de tensiones

Introducción

La finalidad de este proyecto es hacer un cálculo de las tensiones que sufre una palanca

prediseñada gracias a la herramienta de inventor de método de elementos finitos. Por ello diseñaremos

la pieza, calcularemos por donde sufre las tensiones, la magnitud de ellos y la dirección de esas

tensiones y con esto podemos calcular cálculos de geometrías muy complejas con ayuda de esta

herramienta. Una vez analizado veremos si la pieza diseñada, su geometría y su material podría soportar

esas fuerzas que sufre. Si la pieza no aguanta estas solicitaciones tendremos que variar el diseño de la

pieza, su geometría, sus dimensiones y su material hasta que soporte las fuerzas que le hemos

calculado.

Método de elementos finitos:

El método de los elementos finitos es un método numérico general para la aproximación de soluciones

de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería y física.

El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales

asociadas a un problema físico sobre geometrías complicadas. El MEF se usa en el diseño y mejora de

productos y aplicaciones industriales, así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos

complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el

requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a

considerar sean conocidas de antemano.

T TTTR RRRA AAAT TTTA AAAM MMMI IIIE EEEN NNNT TTTO OOO S SSSU UUUP PPPE EEER RRRF FFFI IIIC CCCI IIIA AAAL LLL

T TTTR RRRA AAAT TTTA AAAM MMMI IIIE EEEN NNNT TTTO OOO T TTTE EEER RRRM MMMI IIIC CCCO OOO

M MMMO OOOD DDDI IIIF FFFI IIIC CCCA AAAC CCCI IIIO OOON NNN

0 0001 111

0 0002 222

0 0003 333

0 0004 444

0 0007 777

0 0005 555

0 0006 666

0 0008 888

0 0009 999

1 1110 000

D DDDE EEEN NNNO OOOM MMMI IIIN NNNA AAAC CCCI IIIO OOON NNN

F FFFO OOOR RRRM MMMA AAAT TTTO OOO

F FFFE EEEC CCCH HHHA AAA

F FFFE EEEC CCCH HHHA AAA

V VVVE EEER RRRI IIIF FFFI IIIC CCCA AAAD DDDO OOO

D DDDI IIIB BBBU UUUJ JJJA AAAD DDDO OOO

M MMMA AAAT TTTE EEER RRRI IIIA AAAL LLL

T TTTO OOOL LLLE EEER RRRA AAAN NNNC CCCI IIIA AAAS SSS G GGGE EEEN NNNE EEER RRRA AAAL LLLE EEES SSS

E EEES SSSC CCCA AAAL LLLA AAA

R RRRE EEEF FFFE EEER RRRE EEEN NNNC CCCI IIIA AAA

Diseñ

o en

Fabri

cació

nMe

cánic

aA4

UN

E E

N 2

2768-m

-K

A. G

orj

ón

06/0

3/20

13

A. Sánch

ez

15/0

3/20

13 Pala

nca

P10.0

00.0

11/1

Ace

ro D

ulc

e (

207 M

Pa)

24

90

18

16

6

115°

n10

160

12

6

12

30

50

Chaflanes

2,5

x 4

5º

Ace

ro D

ulc

e (

Lim

ite d

e E

last

. 207 M

Pa)

T TTTR RRRA AAAT TTTA AAAM MMMI IIIE EEEN NNNT TTTO OOO S SSSU UUUP PPPE EEER RRRF FFFI IIIC CCCI IIIA AAAL LLL

T TTTR RRRA AAAT TTTA AAAM MMMI IIIE EEEN NNNT TTTO OOO T TTTE EEER RRRM MMMI IIIC CCCO OOO

M MMMO OOOD DDDI IIIF FFFI IIIC CCCA AAAC CCCI IIIO OOON NNN

0 0001 111

0 0002 222

0 0003 333

0 0004 444

0 0007 777

0 0005 555

0 0006 666

0 0008 888

0 0009 999

1 1110 000

D DDDE EEEN NNNO OOOM MMMI IIIN NNNA AAAC CCCI IIIO OOON NNN

F FFFO OOOR RRRM MMMA AAAT TTTO OOO

F FFFE EEEC CCCH HHHA AAA

F FFFE EEEC CCCH HHHA AAA

V VVVE EEER RRRI IIIF FFFI IIIC CCCA AAAD DDDO OOO

D DDDI IIIB BBBU UUUJ JJJA AAAD DDDO OOO

M MMMA AAAT TTTE EEER RRRI IIIA AAAL LLL

T TTTO OOOL LLLE EEER RRRA AAAN NNNC CCCI IIIA AAAS SSS G GGGE EEEN NNNE EEER RRRA AAAL LLLE EEES SSS

E EEES SSSC CCCA AAAL LLLA AAA

R RRRE EEEF FFFE EEER RRRE EEEN NNNC CCCI IIIA AAA

Diseñ

o en

Fabri

cació

nMe

cánic

aA4

UN

E E

N 2

2768-m

-K

A. G

orj

ón

06/0

3/20

13

A. Sánch

ez

15/0

3/20

13

Pala

nca

Modific

aci

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P10.0

00.0

21/1

Ace

ro b

aja

ale

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esi

stenci

a

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aja

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Lim

ite d

e E

last

. 275,8

MPa )

90

24

18

16

5

10

50

12

35

n10

Chaflanes

2,5

x 4

5º

Informe de análisis de tensión

Archivo analizado: Palanca.ipt

Versión de Autodesk Inventor: 2013 (Build 170138000, 138)

Fecha de creación: 06/03/2013, 9:14

Autor de la simulación: A. Gorjón

Resumen:

Información de proyecto (iProperties)

Propiedades físicas

Material Acero, suave

Densidad 7,86 g/cm^3

Masa 0,686043 kg

Área 20356,8 mm^2

Volumen 87282,9 mm^3

Centro de gravedad x=-83,0153 mm y=12,7775 mm z=0 mm

Nota: los valores físicos pueden ser diferentes de los valores físicos utilizados por CEF indicados a continuación.

Simulación:1

Objetivo general y configuración:

Objetivo del diseño Punto único

Tipo de simulación Análisis estático

Fecha de la última modificación 06/03/2013, 9:13

Detectar y eliminar modos de cuerpo rígido No

Configuración de malla:

Tamaño medio de elemento (fracción del diámetro del modelo) 0,1

Tamaño mínimo de elemento (fracción del tamaño medio) 0,2

Factor de modificación 1,5

Ángulo máximo de giro 60 gr

Crear elementos de malla curva Sí

Resultados

Resumen de resultados

Nombre Mínimo Máximo

Volumen 87282,9 mm^3

Masa 0,686043 kg

Primera tensión principal -53,3455 MPa 223,625 MPa

Desplazamiento 0 mm 0,447223 mm

Coeficiente de seguridad 0,984197 su 15 su

Figuras

Primera tensión principal

Desplazamiento

Coeficiente de seguridad

Conclusiones:

Como vemos en el análisis de tensiones el diseño realizado previamente no soportará las tensiones ejercidas por el mecanismo del proyecto, supera el límite de elasticidad del material (acero blando = 207 MPa) y solo tiene un coeficiente de 0’98, algo bastante bajo para un elemento sin responsabilidad. Necesitaríamos llegar a un mínimo de 1,5.

Por lo tanto deberemos modificar el diseño y el material para llegar al estado deseado para el proyecto. Lo primero es pasar a un material más resistente, en nuestro caso a un acero de baja aleación y alta resistencia. Aumentado así el límite de elasticidad hasta 275,8 Mpa. Hecho esto el material no sobrepasará este limite pero el coeficiente de seguridad es pequeño aun (no llega al 1,5 deseado.

Lo siguiente es modificar el diseño de la pieza en concreto, forma, dimensiones etc… por ello he considerado, primero cambiar el grosor de la pieza (de 30 a 35) haciendo así que se reparta las tensiones por la pieza

Informe de análisis de tensión (Modificado)

Archivo analizado: PalancaMod.ipt

Versión de Autodesk Inventor: 2013 (Build 170138000, 138)

Fecha de creación: 06/03/2013, 9:12

Autor de la simulación: A. Gorjón

Resumen:

Información de proyecto (iProperties)

Propiedades físicas

Material Acero, baja aleación y alta resistencia

Densidad 7,84 g/cm^3

Masa 0,828779 kg

Área 22578,8 mm^2

Volumen 105712 mm^3

Centro de gravedad x=-82,7122 mm y=12,7017 mm z=0 mm

Nota: los valores físicos pueden ser diferentes de los valores físicos utilizados por CEF indicados a continuación.

Simulación:1

Objetivo general y configuración:

Objetivo del diseño Punto único

Tipo de simulación Análisis estático

Fecha de la última modificación 06/03/2013, 9:04

Detectar y eliminar modos de cuerpo rígido No

Configuración de malla:

Tamaño medio de elemento (fracción del diámetro del modelo) 0,1

Tamaño mínimo de elemento (fracción del tamaño medio) 0,2

Factor de modificación 1,5

Ángulo máximo de giro 60 gr

Crear elementos de malla curva Sí

Resultados

Resumen de resultados

Nombre Mínimo Máximo

Volumen 105712 mm^3

Masa 0,828779 kg

Primera tensión principal -38,0488 MPa 181,367 MPa

Desplazamiento 0 mm 0,401216 mm

Coeficiente de seguridad 1,60148 su 15 su

Figuras

Primera tensión principal

Desplazamiento

Coeficiente de seguridad