Análisis FEA Carroceria

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Capacidad de SolidWorks Simulation para el análisis de una carroceria

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CASO PRCTICO DE ANLISIS DE ELEMENTOS FINITOSCarroceria estructural- Camabaja.Andrs Quiceno Junio del 2012

Agenda Quienes somos? Quin usa estas tecnologas? Qu es la Ingeniera Inversa ? Acerca de SolidWorks Simulation

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Caso Prctico: Anlisis de carrocera cama-baja CAD 3D SolidWorks Simulation

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Quienes somos ?

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Quin usa estas tecnologas?

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Quin usa estas tecnologas?

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SolidWorks Simulation Caso PrcticoCarrocera Camabaja

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En este caso practico, se muestran las herramientas de modelacin de estructuras de SolidWorks, y los resultados que se pueden obtener de diferentes anlisis estructurales usando el mtodo de elementos finitos.6

Herramientas CAD

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Deteccin de interferencias

Modulo de estructuras

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Deteccin de interferenciasEn un ensamblaje complejo, puede ser difcil determinar visualmente si los componentes interfieren entre ellos. Con Deteccin de interferencias, se puede: Dassault Systmes Confidential Information

Determinar las interferencias entre componentes.

Visualizar el volumen real de interferencia como un volumen sombreado. Cambiar la configuracin de visualizacin de los componentes que interfieren y que no interfieren para ver mejor la interferencia. Seleccionar para omitir las interferencias que se desean excluir, como los taladros de ajuste forzado, las interferencias de cierres roscados, etc. Elegir la inclusin de interferencias entre slidos dentro de una pieza multicuerpo. Elegir el tratamiento de un subensamblaje como un componente nico, de manera que las interferencias entre los componentes del subensamblaje no se notifiquen. Distinguir entre las interferencias de coincidencia y las interferencias estndar.

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Deteccin de interferenciasEl modelo enviado tiene inicialmente 92 interferencias, las cuales se deben corregir para realizar el anlisis de elementos finitos.

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Se podra corregir el modelo para hacer el anlisis, pero se prefiere hacer nuevamente el modelo empleando el modulo de estructuras.9

Modulo de estructuras

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Para modelar la estructura empleando el modulo de estructuras se realizaron los siguientes pasos: 1. Creacin de los perfiles 2. Agregarlos a la librera de perfiles de pieza soldada 3. Crear el croquis 3D 4. Seleccionar las lneas y el tipo de miembro estructural de la librera.10

Modulo de estructuras

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1. Creacin de los perfiles

2. Agregarlos a la librera de perfiles de pieza soldada

Para tener una gua sobre la creacin de la librera de perfiles personalizados, puede consultar el siguiente link: http://www.youtube.com/watch?v=aANcqKSS2Fo&feature=plcp11

Modulo de estructuras

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3. Crear el croquis 3D

4. Seleccionar las lneas y el tipo de miembro estructural de la librera.

La funcionalidad Piezas soldadas permite disear una estructura de piezas soldadas como una nica pieza. Los croquis 2D y 3D sirven para definir la estructura bsica, a continuacin, se crean miembros estructurales que contengan grupos de segmentos de croquis.12

Modulo de estructuras

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Vista explosionada de piezas multicuerpo.

Puede consultar ms informacin:

Lista de piezas con cantidad y longitud.

http://www.youtube.com/watch?v=SfRuit6pyRw&feature=plcp 13

Modulo de estructuras

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Algunas Ventajas del modulo de estructuras de SolidWorks: El modelo final no tiene interferencias. (Facilita el anlisis mediante el MEF) Para futuros modelos no es necesario crear los perfiles, ya que forman parte de la librera. Documentacin: Lista de piezas, lista de soldaduras, longitud de piezas. Vista explosionada de piezas multicuerpo14

Alcance de SolidWorks SimulationCaida Esttico

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Optimizacin

Frecuencia

Fatiga

Trmico

Anlisis Dinmico15

No lineal

Acerca de SolidWorks SimulationLas soluciones del producto COSMOS han sido elegidos por ms de 15.000 empresas y entidades educativas de todo el mundo, que se cree han hecho de COSMOS el software de anlisis de elementos finitos ms utilizado en el mundo.

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Structural Research and Analysis Corporation (SRAC) es una filial de Dassault Systmes S.A. (Nasdaq: DASTY, Euronext Paris: #13065, DSY.PA) y miembro de la NAFEMS (National Agency for Finite Element Methods and Standards). SolidWorks Simulation ofrece software de ingeniera asistida por computador (CAE), soluciones que van desde el anlisis de esfuerzos y deformaciones hasta los anlisis ms complejos, incluidos los anlisis de impacto, respuestas dinmicas, estudios no lineales, fatiga, transferencia de calor, dinmica del fluido, materiales compuestos, entre otros. SRAC ha sido un desarrollador de software lder e innovador de elementos finitos, optimizacin y simulacin de productos desde 1982.

HISTORY: 1995: SRAC COSMOSM 2001: SRAC DS 2003: SRAC SW 2010: SW SIMULATION

Structural Research & Analysis Corporation (SRAC)

MENTOR GRAPHICS Mechanical Analysis DivisionMSC.Software Dynamics Module16

Herramientas CAE 1- Seguridad al volcamiento Dassault Systmes Confidential Information

2- Resistencia mecnica de la cama baja 3- Frecuencia, fatiga, durabilidad

4- Dinmica, comportamiento no lineal17

Consideraciones para los anlisis

Cama Baja de 40 TONS Material: Acero estructural A36 Dassault Systmes Confidential Information

Modelamiento: Se simplifica el ensamblaje de la cama-baja, conservando solo los componentes estructurales que deben soportar la carga. Se asume la distribucin de carga uniforme en la plataforma de la cama baja. Se realizan anlisis donde se considera la accin del peso de la carga de 40 TON.

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Consideraciones para los anlisisMaterial Acero estructural A36 Dassault Systmes Confidential Information

Las propiedades de la librera de materiales del Software de diseo DS SolidWorks, son tomadas del "Metals Handbook Desk Edition (2nd edition)", ASM International.19

Configuracin del estudioRestriccin fija

Carga aplicada 40 Toneladas. Carga distribuida

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CONDICIONES DE FRONTERA

Acero estructural A36

DISCRETIZACIN20

MATERIAL

1- Seguridad al volcamientoPandeoEl factor de carga crtica de pandeo (BLF, por su sigla en ingls) es el factor de seguridad contra el pandeo o la relacin de las cargas de pandeo con respecto a las cargas aplicadas. La siguiente tabla ilustra la interpretacin de los valores BLF posibles:Valor BLF (factor de seguridad) Estado del pandeo 1 < BLF Pandeo no previsto0 < BLF < 1 BLF = 1 Pandeo previsto Pandeo previsto

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Notas Las cargas aplicadas son menos que las cargas crticas calculadas. No se espera el pandeo.Las cargas aplicadas superan las cargas crticas calculadas. Se espera el pandeo. Las cargas aplicadas son exactamente iguales a las cargas crticas calculadas. Se espera el pandeo. El pandeo se produce cuando se deshacen todas las direcciones de las cargas aplicadas. Por ejemplo, si una barra se encuentra bajo el efecto de una carga de traccin, el BLF debe ser negativo. La barra no se pandear. Se predice el pandeo si se invierten todas las cargas. No se predice el pandeo an si se revierten todas las cargas.21

BLF = -1

Pandeo no previsto

-1 < BLF < 0BLF < -1

Pandeo no previstoPandeo no previsto

1- Seguridad al volcamientoPandeo

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En la tabla de resultados se aprecia que:Los coeficientes de seguridad de pandeo al tener valores mayores a 1, y menores a -1, indican que las cargas crticas asociadas a cada modo o manera de pandear no generan situaciones de inestabilidad elstica.

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2- Resistencia mecnica de la cama bajaEn este estudio se analiza la estructura de la cama-baja, diseada para una carga de 40 toneladas, la cual esta compuesta de diferentes elementos estructurales soldados. Se emplean elementos solidos tetradricos de segundo orden para realizar el anlisis.

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Formas de simplificar este tipo de estudios, optimizacin de los resultados, realizar diferentes escenarios de diseo, son algunas herramientas poderosas de SolidWorks Simulation, que permiten afianzar las decisiones del diseo de estructuras, el manejo de estas herramientas y las bases del anlisis de elementos finitos estn contempladas en la capacitacin de anlisis de elementos finitos.23

2- Resistencia mecnica de la cama bajaAnlisis Esttico - Tensin de Von Mises

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El esfuerzo mximo de Von Mises que se presenta en la estructura de 10E6MPa, valor que esta muy por encima del limite elstico del material, se encuentra concentrado en la zona de sujecin sealada en la imagen.24

2- Resistencia mecnica de la cama bajaAnlisis Esttico - Desplazamientos

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El desplazam