Practicas para análisis de elementos en ANSYS

1. DETERMINACIÓN DE LA FUERZA DEFORMACIÓN PRESENTE EN VIGAS.
DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
CARLOS ALBERTO ZÚÑIGA CÁRDENAS
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE IRAPUATO
BLVD. FUNDADORES #406, FRAC. SAN MIGUEL, SAN FRANCISCO DEL RINCÓN,
GTO. MÉX.
e-mail: carlos_zc91@hotmail.com
Introducción.
del área, la altura de la sección y una
El análisis de elemento finito (MEF) es
deformación inicial (si existe).
muy importante hoy en día, nos sirven
para análisis de las estructuras, saber
Definición del problema.
las reacciones, el comportamiento de la
La figura representa un diagrama de eje
estructura y las deformaciones, y un
de acero, empotrado. Los valores para
sinfín de soluciones sin hacer cálculos
F, P y T son:
complejos.
F=0.55 kN
Los elementos BEAM son elementos
uniaxiales que pueden estar sometidos
P=5 kN
a tensión, compresión y flexión.
En
este
estructura
trabajo
médiate
analizaremos
el
análisis
la
de
elemento finito, utilizando el elemento
BEAM 4, ya que es tridimensional
teniendo 6 grados de libertad en cada
nodo: 3 3 translaciones y 3 rotaciones.
El elemento requiere de la definición del
área transversal, el momento de inercia
T= 30 mN 1 Sección Transversal
Fig.

2. Desarrollo del Análisis Mediante MEF
1º
abrimos ANSYS, en la opción
Preferences, damos clic en la casilla
Estructural y en seguida damos OK.
2º Seleccionamos el tipo de elemento,
seleccionamos
en
elementtypey
Preprocesor,
Add/Edit/Delete.
Nos
aparece una ventana y damos clic en
Fig. 2 Sección viga
Add para seleccionar el tipo de material
mencionado.
En
la
ventana
seleccionamos Beamy 3D elastic 4.
Luego OK, en la ventana le damos en
Options
y
activamos
K6
(Include
output).
6º En modeling, Create, keypoints y In
Active CS. Le ponemos los puntos.
Después unimoslíneas en los puntos
(Lines, Straight Line).
3ºEn material props importamos una
librería
llamado
C1020.SI_MPL)
(stl_AISI-
del
sistema
internacional.
4o
En
sections,
Beam
y
en
CommonSections insertamos la viga
que deseamos. Después de que le
ponemos las especificaciones, le damos
en Preview para ver los valores de la
viga.
5º En elementType añadimos el tipo de
elemento
con
sus
(área, IZZ, IY, TKZ)
especificaciones
7º Discretización

3. (empotramiento, rodillo o perno).
10º Solución.Al aplicar las fuerzas
vemos en la figura 6 la deformación que
8o Mallado.Consiste en dividir el objeto
Fig.6Deformación
ha sufrido la viga.
Fig. 4Mallado
en pequeños elementos.
9o Aplicación de las restricciones.Nos
sirven para determinar las fuerzas en la
que están sometidas y las reacciones
deldel
elemento
a
analizar
11º Desplazamiento en los nodos. En
Fig.7Desplazamiento
la figura 7 vemos el desplazamiento de
los nodos y el esfuerzo máximo. Siendo
el rojo el mayor.
Fig.5Restricciones

4. Resultados
Reacciones en los Nodos
Nodo
1
2
FX (N) FY (N) MX (Nm) MZ (Nm)
-5000
550
-30
55
5000
-550
30
Fig. 10 Diag. Momento
Desplazamiento mm
Nodo
UX
UY
1
0
0
2
0.0076
0.1132
3
0.0015
0.0065
4
0.003
0.0236
5
0.0046
0.049
6
0.0061
0.0797
Conclusión
Desplazamiento Máximo
Nodo 2
Ansys es un software muy complejo,
0.1132 mm
nos ayuda a resolver problemas de este
tipo de la manera fácil y rápida. Ayudó a
resolver el análisis de la viga, y poder
Diagrama
Momento
de
Fuerza
Cortante
y
determinar
las
desplazamientos
fuerzas
que
este
y
sufre
los
al
aplicar cargas en la estructura. Con este
método podemos diseñar la estructura
para que no sufra tales daños.
Referencias
Ayuda de ANSYS
Fig. 9 Diag. Fuerza Cortante

5. Daril L. Logan, a First Course in the
Finite Element Method 4º Edition. Ed.
Thomson. 2007