1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura:

Carrera:

Clave de la asignatura:

Horas teora-horas prctica-crditos:

Diseo e Ingeniera Asistidos por Computadora

Ingeniera Electromecnica

EMM - 0512

3 2 8 2.- HISTORIA DEL PROGRAMA

Lugar y fecha de elaboracin o revisin Participantes

Observaciones (cambios y justificacin)

Instituto Tecnolgico de Ocotln del 23 al 27 agosto 2004.

Representante de las academias de ingeniera Electromecnica de los Institutos Tecnolgicos.

Reunin Nacional de Evaluacin Curricular de la Carrera de Ingeniera Electromecnica

Instituto Tecnolgico de Apizaco y Chihuahua

Academias de Ingeniera Electromecnica

Anlisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseados en la reunin nacional de evaluacin

Instituto Tecnolgico de Acapulco del 14 al 18 febrero 2005

Comit de Consolidacin de la carrera de Ingeniera Electromecnica.

Definicin de los programas de estudio de la carrera de Ingeniera Electromecnica.

3.- UBICACIN DE LA ASIGNATURA a). Relacin con otras asignaturas del plan de estudio

Anteriores Posteriores Asignaturas Temas

Asignaturas Temas

Diseo mecnico Anlisis y Sntesis de mecanismos

Ciencia e ingeniera de los materiales

Teora de fallas Engranes rectos Diseo de ejes Mecanismos articulados Propiedades de los materiales Materiales metlicos y no metlicos

Formulacin y evaluacin de proyectos

Administracin del proyecto.

b). Aportacin de la asignatura al perfil del egresado

Proporcionar los conocimientos bsicos para la aplicacin de paquetes computacionales en el diseo, anlisis y simulacin de sistemas electromecnicos.

Aplicar tecnologa de vanguardia a la solucin de problemas de su entorno. 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Aplicar los conocimientos bsicos de los sistemas CAD/CAE (Diseo asistido por computadora/Ingeniera asistido por computadora) para disear, analizar, simular y optimizar componentes mecnicos. 5.- TEMARIO

Unidad Temas Subtemas 1 Introduccin al diseo

asistido por computadora

1.1 Introduccin 1.2 Conceptos fundamentales sobre

CAD/CAM/CAE/CIM 1.3 Software y hardware

2 Modelado geomtrico y anlisis por FEM (Mtodo del elemento finito)

2.1 Conceptos bsicos de modelado 2.2 Conceptos bsicos de elemento finito 2.3 El mtodo del elemento finito 2.4 Elemento resorte 2.5 Elemento tipo barra

2.6 Elemento tipo viga 2.7 Software para FEA(Anlisis por

elementos finitos) 2.8 Modelado de superficies 2.9 Modelado de slidos 2.10 Modelado de elementos y sistemas de

mquinas

3 Diseo de elementos de mquina mediante herramientas computacionales

3.1 Diseo y anlisis de elementos bajo condiciones estticas 3.1.1 Anlisis de concentracin y

distribucin de esfuerzos 3.1.2 Anlisis de esfuerzos de origen

trmico. 3.2 Simulacin de eventos mecnicos

4 Diseo ptimo 4.1 Fundamentos de diseo ptimo contemplando normas y estndares

4.2 Tcnicas de optimizacin 4.3 Diseo ptimo de elementos

mecnicos tpicos (ejes, Engranes, etc)4.4 Rediseo 4.5 Introduccin a la ingeniera inversa

5 Proyecto Final 5.1. Definicin. 5.2. Elemento o sistema a disear. 5.3. Justificacin.

5.3.1. Descripcin de la problemtica. 5.3.2. Solucin propuesta.

5.4. Modelado, simulacin y anlisis en computadora.

5.5. Anlisis y evaluacin de resultados. 5.6. Conclusiones

6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS

Dibujos de definicin, de conjunto y asistido por computadora Propiedades de los materiales Materiales metlicos y no metlicos Esfuerzos combinados Esfuerzos en elementos especiales (vigas, columnas, etc) Mecanismos articulados Teora de fallas

Concentracin de esfuerzos Resistencia a la fatiga Diseo de ejes Engranes rectos Diseo de soldadura

7.- SUGERENCIAS DIDCTICAS

Aplicar un examen diagnostico y en caso de ser necesario reafirmar los aprendizajes requeridos.

Trabajo en equipo Usar diferentes paquetes computacionales evaluarlos y seleccionar el que

mejor se adapte a sus necesidades. Manejar software CAD/CAE Realizar investigacin documental Exposiciones Desarrollar un proyecto donde se observe la aplicacin de los sistemas

CAD/CAE 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN

Reportes de trabajos de investigacin Reporte y exposicin de proyecto Participacin individual y por equipo Puntualidad y asistencia Habilidad en el manejo de software

9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1.- Introduccin al diseo asistido por computadora

Objetivo Educacional Actividades de Aprendizaje

Fuentes de Informacin

El estudiante expresara los conceptos y aplicaciones de los sistemas asistidos por computadora

Investigar por equipos: o Los conceptos fundamentales de

CAD/CAM/CAE/CIM o Hacer un resumen del estado actual

de los sistemas CAD/CAE y tendencias a futuro de los mismos.

o Elaborar una lista del software y el hardware existente en esta materia.

Exponer al grupo el resultado de las actividades anteriores.

5

Unidad 2.- Modelado geomtrico y anlisis por FEM

Objetivo Educacional Actividades de Aprendizaje

Fuentes de Informacin

Simular y analizar modelos geomtricos.

Investigar y analizar en clase los conceptos bsicos de modelado y elemento finito.

Resolver problemas aplicando el modelo matemtico de los Elementos Finitos.

Identificar y explicar las funciones para el modelado de superficies y slidos manejadas en el software.

Usar un Software FEA(por ejem. Algor, Ansys, Nisa Display, etc.) para analizar y simular ejemplos prcticos.

1,2 3 y 4

Unidad 3.- Diseo de elementos de maquina mediante herramientas

computacionales

Objetivo Educacional Actividades de Aprendizaje

Fuentes de Informacin

Aplicar herramientas computacionales en el anlisis y diseo de elementos de maquinas.

Investigar, elaborar un resumen y discutir en el grupo las diferentes normas y estndares aplicables al diseo mecnico de elementos y estructuras, ANSI, ASTM, AGMA, ETC.

Dibujar el elemento de maquina en algn software CAD compatible con el software de FEA.

Mediante el software FEA simular y analizar la distribucin y concentracin de esfuerzos en los elementos de maquinas debido a cargas estticas y a cambios de temperatura.

Aplicar un criterio de falla y determinar si el elemento es seguro o fallar.

6,7 y 8

Unidad 4.- Diseo ptimo

Objetivo Educacional Actividades de Aprendizaje

Fuentes de Informacin

Aplicara las herramientas computacionales para optimizar el diseo de los elementos de maquinas.

Describir mediante un diagrama de flujo los procedimientos bsicos de anlisis que involucran el volver a disear un elemento mecnico tomando como base a los ya existentes.

Con base a los resultados al aplicar el criterio de falla, desarrollar un mtodo iterativo de prueba y error utilizando el software FEA para iniciar la optimizacin, considerando: requerimientos de cargas, formas, materiales y funcionalidad.

Repetir la actividad anterior hasta obtener el resultado ptimo

Narrar el origen y evolucin de la ingeniera inversa, as como la forma en la cual esta se desarrolla, destacando las ventajas que esta tiene sobre los procesos de diseo convencionalmente usados.

Aplicar el diseo optimo a otros sistemas, tales como: transmisin por bandas, cadenas y engranes, etc.

6,9,10 11 y 12

Unidad 5.- Proyecto Final

Objetivo Educacional Actividades de Aprendizaje

Fuentes de Informacin

Aplicar los conocimientos, adquiridos durante el curso, y los utilizar en la solucin de un problema de diseo de elementos mecnicos, usando herramientas CAD/CAE.

Seleccionar una pieza o conjunto mecnico, donde se presente una problemtica en su diseo u operacin durante un ciclo de trabajo, estableciendo como ser aplicada la tecnologa CAD/CAE en la correccin de dicha problemtica.

Redactar la justificacin de la solucin propuesta.

Proponer una o varias soluciones, con fundamentos de diseo e ingeniera auxiliados por herramientas

13,14 y 15

computacionales, sin olvidar los fundamentos tericos del diseo convencional, principalmente resaltar los criterios de diseo utilizados en la metodologa de solucin.

Con la metodologa de solucin propuesta y seleccionados los criterios de diseo a utilizar, realizar mediante un software de modelado y anlisis por elemento finito la construccin y anlisis del modelo representativo de la pieza.

Hacer un anlisis minucioso de los resultados obtenidos de la simulacin, y establecer en base a la mecnica de materiales si el elemento diseado como propuesta de solucin es adecuado para resistir las condiciones de operacin; adems indicar cuales son las mejoras y ventajas obtenidas.

Redactar las conclusiones resultantes del proyecto, tomando en cuenta los siguientes aspectos:

o Anlisis de la problemtica o Simulacin y obtencin de

resultados. o Anlisis de comparacin de los

resultados obtenidos.

10. FUENTES DE INFORMACIN

1. Singiresu S. Rao, Butterworth, Heinemann. The Finite Element Method In Engineering.

2. Cook, Robert D. Finite Element Modeling For Stress Analysis . Edit. WILEY. 3. Larry J. Segrlind. Applied Finite Element Analysis. 4. Chandrupatla, Tirupathi R./ Belegundu, Ashok D. Introduccin al estudio del

Elemento Finito en Ingeniera. Editorial PEARSON. 5. Vera B. Anand. Computer Graphics for Geometric Modeling for Engineers.

John Wiley & Sons.1993. 6. Manual de usuario del software utilizado (por ejemplo: Algor, Ansys, Nisa

display, etc ). 7. Spirakos. Mtodo del elemento finito. 8. Zienckewisz. Mtodo del elemento finito. 9. Manuales de la ANSI, ASM, ASTM, AGMA.

10. Aslam Kashimaly. Anlisis Estructural. 11. Hammer y Champy. Reingeniera. 12. Manganeli R. Como hacer Reingeniera. 13. Nigel, Cross. Metodos de diseo. Editorial LIMUSA Noriega. 14. Phal, G and Beitz W. Engineering Design Springer-Verlag, Londres. 1984 15. Dixon, John. Diseo en Ingenieria Inventiva, Analisis y toma de decisiones

Mxico: Editorial Limusa-Wiley, 1970.

11. PRCTICAS PROPUESTAS.

1 Modelado alambico con entidades geomtricas bsicas. 2 Anlisis de estructuras formadas por elementos finitos resorte, barra y viga. 3 Modelado de superficies mediante paquetes computacionales de CAD

(modelado de una botella) 4 Modelado de un slido de revolucin 5 Combinacin de elementos finitos (rectngulos y tringulos) en el mallado de

una pieza. 6 Generacin de una malla superficial para un elemento mecnico tipo placa 2-

D. 7 Generacin de mallas para slidos 3-D. 8 Anlisis de concentracin y distribucin de esfuerzos en un elemento

mecnico 9 Obtencin de formas modales de una viga en cantiliver utilizando un programa

de clculo. 10 Simulacin de contacto y obtencin de esfuerzos de contacto. 11 Optimizacin estructural de un elemento mecnico, bajo los criterios de falla.