Practica Sistemas Mecánicos Análisis con ANSYS

Practica Sistemas Mecánicos
Análisis con ANSYS
Nombres: Mario Cano Díaz y Hector Gallego Piqueres
Grupo: GEVA 23
ACTIVIDAD 1: Solucionar el problema de forma estática y obtener la deformación máxima y la
tensión equivalente de Von Mises.
En esta imagen podemos observar representada la tensión de Von Mises en función de las
zonas y escalada por colores. Así mismo observamos que el punto más solicitado corresponde
al orificio lateral más próximo al alma de la pieza. También se puede distinguir como en esta al
tener la sección más estrecha la tensión equivalente de Von Mises adquiere un valor mayor.
Así pues la zona critica es el orificio ya que es el punto de mayor acumulación de tensiones. De
esta representación también se puede extraer que el valor máximo de tensión equivalente es
de 43,66 MPa.
Deformación
En esta imagen podemos ver representada la deformación total sufrida debido a los esfuerzos
aplicados, también escalada por colores. El valor máximo de deformación corresponde a la
zona donde se le aplica la fuerza, y obviamente debido a las condiciones de contorno el orifico
pasante opuesto al punto de aplicación de la fuerza no se deforma. Dicho valor máximo de
deformación es de 0,2738 µm.
ACTIVIDAD 2: Análisis a Fatiga.
2.1.- ¿Qué indica el factor de seguridad obtenido en el primer análisis (4500 N
completamente invertidos)?
El factor de seguridad nos indica cuantas veces podemos aumentar la tensión equivalente
de Von Mises antes de llegar a la tensión última y por tanto que rompa la pieza. El factor
de seguridad tiene que ser mayor que 1 para asegurar que la pieza no rompa y contra más
grande sea mayor seguridad admitimos. Como la tensión de Von Mises contiene reflejada
tanto las tensiones axiales como tangenciales, por tanto todos los esfuerzos ya se ven
incluidos con este criterio, así comprobando el factor de seguridad con la tensión
equivalente podemos obtener un margen de seguridad más fiable que si solo
considerásemos tensiones axiales.
2.2.- ¿Qué analiza el estudio de sensibilidad a fatiga?
Este estudio analiza los ciclos de vida en función de la tensión equivalente de Von Mises
aplicada. Si el número de ciclos es superior a 106 consideramos vida infinita.
Particularizando en nuestro caso obtenemos la siguiente grafica de estudio de fatiga:
Aquí observamos que nuestro factor de seguridad es de 1,58 aproximadamente. Si
aplicásemos una fuerza tal que la tensión equivalente de Von Mises fuera 1,58 veces
mayor que la obtenida, la pieza dejaría de tener vida infinita. Debido a que nuestra fuerza
produce mayoritariamente esfuerzos axiales podemos despreciar los esfuerzos
tangenciales producidos y considerar que si aumentamos más de 1,58 el valor aplicado de
nuestra fuerza también nuestra pieza dejara de tener vida infinita. El factor de seguridad
en las zonas menos solicitadas es de 15.
2.3.- ¿Qué es un estado de tensión biaxial?
Nosotros estamos calculando las fatigas mediante la tensión de Von Mises, una tensión
equivalente axial. El problema es que todas las tensiones aplicadas a la pieza no son
axiales, sino que también hay tangenciales.
Al hacer un estado de tensión biaxial, lo que hacemos es mirar qué componentes hay en
cada zona de la pieza, si axiales, tangenciales o ambas, de esta manera podremos analizar
si los resultados obtenidos son fiables.
El valor -1 corresponde a esfuerzos tangenciales puros, el valor +1 corresponde a
esfuerzos axiales puros, y cualquier valor entre estos representa una combinación de
ambos.
En el punto crítico hemos obtenido un valor de 0,3. De manera que podemos decir que la
tensión es más axial que tangencial. Aunque este valor debería ser más próximo a 1 para
poder fiarnos del resultado obtenido. Aunque 0,3 es un valor aceptable para la utilidad de
nuestra pieza, si se necesitase mayor precisión y fiabilidad como es el caso de una pieza
crítica de un avión dicho resultado no sería fiable.
2.4.- ¿Por qué en el estudio mediante una carga de 4500 N random (variable), debo tener
en cuenta el signo de la tensión equivalente de Von Mises?
Debemos tener en cuenta el signo de la tensión para diferenciar las tensiones de
compresión de las de tracción. La tracción y la compresión afectan de manera muy
diferente en la fatiga ya que los esfuerzos medios compresivos no tienen efecto sobre la
fatiga, a diferencia de los esfuerzos medios a tracción que sí que tienen efecto. Por eso es
importante saber el signo de la tensión media, para saber si es de compresión o de
tracción y por tanto si afectará en la fatiga o no.