Para un análisis detallado, se realizará una simulación de la estructura mediante Análisis de Elementos Finitos (FEA), el cual consiste en un método general para la solución de problemas de contorno gobernados por ecuaciones diferenciales. En esencia se trata de una técnica que sustituye el problema diferencial por otro algebraico, aproximadamente equivalente, para el cual se conocen técnicas generales de resolución. Para ello se hace uso de la "discretización" o subdivisión de una región sobre la cual están definidas las ecuaciones en formas geométricas simples. Las propiedades materiales y relaciones gobernantes en estos elementos se expresan en función de los valores

1. INDICE
1. Introducción ...................................................................................................... 2
2. Objetivos........................................................................................................... 3
3. Propiedades y referencias ................................................................................ 3
4. Criterio para la determinación de Esfuerzos..................................................... 4
4.1. Esfuerzo Admisible y Flechas recomendadas............................................... 4
5. Cargas y condición de borde ............................................................................ 5
6. Cálculo.............................................................................................................. 6
Modelo general........................................................................................................ 6
7. Resultados........................................................................................................ 9
7.1. Modelo 1: Carga 1......................................................................................... 9
7.2. Modelo 1: Carga 2....................................................................................... 10
7.3. Modelo 1: Carga 3....................................................................................... 12
7.4. Modelo 2: Carga 1....................................................................................... 13
7.5. Modelo 2: Carga 2....................................................................................... 14
7.6. Modelo 2: Carga 3....................................................................................... 15
7.7. Modelo 3: Carga 2....................................................................................... 16
8. Resistencia de los pernos..................................¡Error! Marcador no definido.
9. Pernos FEM.......................................................¡Error! Marcador no definido.
10. Observaciones y Conclusiones ......................¡Error! Marcador no definido.

2. 1. Introducción
Se Solicita por parte de Maestranza Arizmendi (MA) el servicio de cálculo de resistencia
para el componente “Cruceta Superior”
La modelación de los elementos se confeccionó conforme a los planos de fabricación TRS-
2756-PL-ES-SK-001-L001-C
Siendo modificada la pieza N° 1 de espesor 35 mm a 38 mm"
Figura 0: Modificación a diseño de plano TRS-2756-PL-ES-SK-001-L001-C

3. Figura 1: Diseño 3D entregado para su verificación estructural
2. Objetivos
 Verificación estructural
 Determinación de factor de seguridad FS
3. Propiedades y referencias
ASTM A36 VALOR
MODULO DE ELASTICIDAD 2.05 E11
DENSIDAD 7850 kg/m3
ESFUERZO DE FLEUNCIA 250 MPa
MODULO DE POISON 0.28
Para la siguiente memoria se consideran
[1] NCh 427.cr76: Especificaciones para el cálculo de estructuras de acero.
[2] NCh 3171.of2010: Diseño estructural – Disposiciones generales y
combinaciones de carga.

4. [3] AWS D1.1/D1.1M:2015 – Structural Welding Code – Steel.
[4] Diseño en Ingeniería Mecánica – Joseph E. Shigley / Charles R. Mischke –
Sexta Edición.
4. Criterio para la determinación de Esfuerzos
El criterio a utilizar para determinar los esfuerzos en la estructura, es el criterio de Von Mises
también conocida como la Teoría de la Máxima Energía de Distorsión. Este especifica que
el material cede si la energía de distorsión alcanza un valor máximo, el cual es igual a la
energía de distorsión máxima encontrada en pruebas de tensión. Este criterio está dado por
la siguiente expresión:
     
  σ
σ
-
σ
σ
-
σ
σ
-
σ
2
1 2
1
2
1
3
2
3
2
2
2
1 



(e-1)
Donde 1
σ , 2
σ y 3
σ
representan los esfuerzos máximos principales, mientras que σ es el
esfuerzo producido.
4.1.Esfuerzo Admisible y Flechas recomendadas
Por medio del esfuerzo admisible se puede determinar la máxima carga asociada. El esfuerzo
admisible se calcula de la siguiente forma:
FS
y
adm
σ
σ =
(e-2)
Donde FS es el factor de seguridad asignado y σy es el límite de fluencia del material
Dada las condiciones de trabajo se utilizará un FS de 2.5 lo que implica los siguientes
esfuerzos admisibles
MATERIAL ADMISIBLE
ASTM A36 100 MPa

5. 5. Cargas y condición de borde
Se consideran 3 modalidades de carga con 3 configuraciones de fuerzas cada una
Figura 2: Cargas
Modelo 1: Se consideran las cargas de 1800 kgf actuando en el plano formado por la placa
y 600 kgf actuando perpendicular a esta.
Modelo 2: Se consideran las cargas de 1800 kgf actuando con un ángulo de 35 grados hacia
abajo del plano formado por la placa y 600 kgf actuando perpendicular a esta.
Modelo 3: Se consideran las cargas de 1800 kgf actuando con un ángulo de 35 grados hacia
arriba del plano formado por la placa y 600 kgf actuando perpendicular a esta.
Para cada Modelo se tienen 3 modalidades de carga que difieren en el uso de las
perforaciones
La condición de borde es fijo en los pernos inferiores:

6. Figura 3: Condición impuesta de pernos donde se fija la estructura
6. Cálculo
Se utiliza el método de elementos finitos para la caracterización de estructura y de las
cargas.
Para un análisis detallado, se realizará una simulación de la estructura mediante Análisis de
Elementos Finitos (FEA), el cual consiste en un método general para la solución de
problemas de contorno gobernados por ecuaciones diferenciales. En esencia se trata de una
técnica que sustituye el problema diferencial por otro algebraico, aproximadamente
equivalente, para el cual se conocen técnicas generales de resolución. Para ello se hace uso
de la "discretización" o subdivisión de una región sobre la cual están definidas las ecuaciones
en formas geométricas simples. Las propiedades materiales y relaciones gobernantes en estos
elementos se expresan en función de los valores desconocidos en los elementos o nodos.
Modelo general
Se presenta el modelo 3D para el cálculo adaptado al método de elementos finitos
Se utilizan elementos tipo tetraédricos de segundo orden

7. Figura 4: Mallado

8. Figura 5: Detalle del mallado
Datos:
Número de elementos: 620362
Número de nodos: 899667
Tipo: Tetraedros de segundo orden

9. 7. Resultados
Se presentan los esfuerzos de Von Mises y deformaciones
7.1.Modelo 1: Carga 1
Figura 6: Cargas
Figura 7: Esfuerzos puntuales máximos de 134 MPa sin embargo el esfuerzo distribuido en
la sección es de 74 MPa

10. Figura 8: Deformaciones
7.2.Modelo 1: Carga 2
Figura 9: Esfuerzos puntuales máximos de 151 MPa sin embargo el esfuerzo distribuido en
la sección es de 83 MPa

11. Figura 10: Deformaciones

12. 7.3.Modelo 1: Carga 3
Figura 11: Esfuerzos puntuales máximos de 135 MPa sin embargo el esfuerzo distribuido
en la sección es de 74 MPa
Figura 12: Deformaciones

13. Observaciones Modelo 1:
Se observa que las deformaciones no superan los 200E-6 metros que equivale a 0.2 mm
El caso que produce mayor esfuerzo en la estructura y al mismo tiempo mayores
deformaciones es el caso de carga 2, esto se explica debido a que es el caso que genera
mayor efecto de torsión en la estructura
7.4.Modelo 2: Carga 1
Figura 13: Esfuerzos de 75 MPa en la zona donde se impone una carga de 2.500 kgf, se
presentan concentraciones de esfuerzos locales en los ojales

14. 7.5.Modelo 2: Carga 2
Figura 14: Esfuerzos máximos de 173 MPa locales, se considera un esfuerzo máximo de
100 MPa en zona de Perno 1

15. 7.6.Modelo 2: Carga 3
Figura 15: Esfuerzo máximo de 84 MPa en zona de Perno 1
Modelo 2 Esfuerzo Máximo Mpa Deformación mm
Caso 1 75 0,187
Caso 2 100 0,34
Caso 3 84 0,27
Tabla 4: Esfuerzos máximos y deformaciones
Para el modelo 3 los esfuerzos obtenidos bajan considerablemente siendo los 3 casos de
cargas muy similares

16. 7.7.Modelo 3: Carga 2
Figura 16: Esfuerzos
Modelo 3 Esfuerzo Máximo Mpa Deformación mm
Caso 1 75 0,1
Caso 2 75 0,114
Caso 3 75 0,1
Tabla 6: Esfuerzos máximos y deformaciones