EXMEN DE CLCULO MECNICO ASISTIDO POR ORDENADOR

JUNIO 2012 (29-6-2012)

ANSYS-WORKBENCH (elementos finitos)

Nombre: n EXP:

Aula: Ordenador:

Se suministra el archivo de geometra brazo.stp correspondiente a la siguiente pieza:

(bajad el archivo brazo.rar de la pgina web de la asignatura >Material>Examen-Jun2012) Se trata de una escobilla que se monta en una mquina rotativa, fijndose sobre el eje giratorio del rotor de la mquina a travs de su agujero cilndrico. Su objetivo es transmitir una corriente elctrica entre el rotor y la parte fija o estator de la mquina, a travs del contacto del extremo de la escobilla con un anillo de rozamiento situado por encima de la misma. La pieza se fabrica en acero estructural de lmite elstico 250 MPa (utilizar el material structural Steel de la librera del programa), sobre el que se inserta un postizo de bronce de 5 mm de espesor en el extremo destinado a rozar con el anillo (utilizar para el postizo el material Copper Alloy de la librera del programa) El conjunto se monta con precarga, de manera que en el contacto existe una fuerza normal (Fn) cuyo valor viene dado en funcin del nmero de expediente del alumno por:

)(100

100 NenEXP

Fn

Considerando un coeficiente de rozamiento de 0,25 entre escobilla y anillo, al girar el rotor se genera una fuerza de rozamiento de valor Fr = 0,25 x Fn. La velocidad de giro del rotor viene dada en funcin del nmero de expediente del alumno por la expresin:

.)..(10

500 mprenEXP

w

Se pide: 1.1. Crear un anlisis estructural esttico en Ansys-Workbench, abrir el mdulo Geometry e

importar la geometra suministrada. Realizar un corte para separar el cuerpo correspondiente al postizo de bronce, pero de manera que los cuerpos queden unidos y funcionen de forma solidaria.

1.2. Abrir el mdulo Simulation y asignar los materiales correspondientes a cada cuerpo. Generar un mallado lo ms uniforme posible, haciendo uso de elementos hexadricos, y con un tamao mnimo de 1,5 mm (se valorar positivamente el uso del mtodo sweep)

1.3. Hacer el anlisis estructural, introduciendo las condiciones de carga de la pieza descritas anteriormente (unin con el eje, velocidad de giro y esfuerzos en el contacto). Obtener como resultado la Tensin Equivalente de Von Mises, el coeficiente de seguridad frente al lmite elstico del material, y el desplazamiento vertical mximo en el extremo.

1.4. Introducir radios de acuerdo en las zonas de mxima concentracin de tensin, con el

valor de radio que se estime necesario para conseguir que el coeficiente de seguridad frente al lmite elstico del material sea igual o superior a 2. Se sugiere para ello seguir los siguientes pasos: - Desde la pgina de inicio hacer un duplicado del anlisis completo, para conservar el

anterior - Abrir la geometra en el nuevo anlisis e introducir los radios de acuerdo deseados. - Actualizar la geometra y el mallado en el mdulo Simulation y comprobar las

condiciones de carga sobre el nuevo modelo y resolverlo.

Grabar usando la opcin Save as en la pgina de inicio del proyecto, y elegir como nombre para el proyecto brazo. Hay que entregar el archivo brazo.wbpj y la subcarpeta brazo_files completa. Forma de entrega del examen:

Accede a tu acceso personalizado, y en la pestaa de Tareas de la asignatura CMAO, sube estos archivos a la Tarea: Examen de Junio Adems, tambin graba los archivos en: T:\CMAO\Ansys_apellido1_nombre_n expediente\

Valor de los radios de acuerdo introducidos: Mxima tensin eqv. Von-Mises: Coeficiente de seguridad frente al lmite elstico de la pieza: Comentarios:

Mxima tensin eqv. Von-Mises: Coeficiente de seguridad frente al lmite elstico de la pieza: Desplazamiento vertical mximo en el extremo: Comentarios: