unid. 2 esfuerzo flexionante y fds en vigas

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:
RAX= 0 ; RAY=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 viga.
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 mallado, 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 simulación.
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 ilustra 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.