Informe Eje-estudio Por Fatiga-1

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Analizado con SolidWorks Simulation Simulacin de eje 1

Simulacin de eje Fecha: lunes, 11 de mayo de 2015 Diseador: GRUPO 2 Nombre de estudio: estudio por fatiga Tipo de anlisis: Fatiga(Amplitud constante)

Table of Contents Descripcin ........................................... 1

Parmetros tomados para la simulacin por fatiga .................................................. 2

Informacin de modelo ............................. 5

Propiedades del estudio ............................ 6

Unidades .............................................. 6

Propiedades de material ........................... 7

Opciones de carga ................................... 7

Resultados del estudio .............................. 8

Conclusin .......................................... 12

Descripcin Para crear un estudio a fatiga, hay que solucionar primero uno o varios estudios estticos para definir las cargas y las sujeciones que actan sobre el modelo objeto de estudio.

En el estudio esttico es donde se define el tipo de material, as como sus propiedades y la curva SN del mismo ya que sta ltima es indispensable para la realizacin del estudio a fatiga.

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Parmetros tomados para la simulacin por fatiga

Los materiales que se deben emplear en los estudios de fatiga son los que tienen asociados las curvas SN o curvas de tensin/n de ciclos. Estos materiales se distinguen por tener las siglas SN o SS en la biblioteca de materiales. Si las propiedades del material que se quieren usar son diferentes a las que hay definidas, se puede crear un nuevo material personalizado, incluyendo tanto las propiedades fsicas del material, como la curva SN. En curvas SN de fatiga se puede definir el tipo de interpolacin que va a ejecutar el Programa dentro de la curva. Tambin se puede elegir entre una curva SN Predefinida del material o derivarla del mdulo elstico del material. Si se deriva del mdulo elstico del material, se puede basar en: curvas de acero austentico ASME (American Society of Mechanical Engineers) o curvas de acero al carbono ASME. La definicin de cargas exteriores, apoyos y mallado se realiza de la misma forma que el definido en los estudios estticos anteriormente realizados. Una vez que se tienen los distintos ensayos estticos, se abre un nuevo estudio de fatiga. La opcin sucesos a fatiga permite definir el nmero de ciclos, el tipo de carga y otras variables asociadas al modelo de ensayo y asociarlo a un estudio esttico de referencia para cualquier tipo de anlisis donde la amplitud de la carga se constante o variable. Un suceso de fatiga constante puede asociarse a uno o ms ensayos estticos, Mientras que uno variable, solo puede referirse a un nico ensayo esttico.

SUCESOS A FATIGA CONSTANTE:

Definicin de las caractersticas del ensayo de fatiga constante Para definir las caractersticas del ensayo, se pulsa con el botn secundario del Ratn sobre el nombre del estudio de fatiga, desde el gestor de simulacin. Dentro del cuadro de interaccin entre sucesos de amplitud constate, se puede seleccionar: Interaccin aleatoria: si hay definidos varios sucesos estticos, estos interactan entre s de

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forma aleatoria, mezclando las tensiones pico de cada uno de los sucesos para evaluar la tensin alterna. Sin interaccin: Cada uno de los sucesos definidos acta de manera secuencial,uno detrs de otro. En el cuadro calcular tensiones alternas cuando, se define el tipo de tensin que debe ser aplicado para determinar las tensiones alternas equivalentes y conocer a partir de los diagramas SN, el nmero de ciclos a rotura. Se puede seleccionar una de las siguientes tres opciones: Intensidad de tensin (P1-P3),tensin equivalente (Von Mises), principal mxima absoluta (P1). Correccin de tensiones medias: Determina el mtodo de correccin de la tensin media. Se puede seleccionar cualquiera de los criterios siguientes: Goodman, Gerver, Soderberg. Factor de reduccin de resistencia a la fatiga K. Se puede seleccionar un valor Kf f entre cero y uno. El programa divide la tensin alterna por el valor indicado. El resultado obtenido lo utiliza para determinar el nmero de ciclos empleando la curva SN. Opcin vida infinita. Si se selecciona la opcin, hay que indicar en la casilla deciclos, el nmero de ciclos que deben ser usados cuando al tensin alterna corregida sea menor que el lmite de resistencia. En los clculos se emplea el nmero indicado en lugar de emplear el ltimo nmero de ciclos indicado en la curva SN para el lmite de resistencia del material.

Agregar sucesos Con el botn derecho del ratn sobre la carpeta carga, se selecciona agregar suceso. Cada suceso se vincula a un estudio esttico. Dentro de l, se selecciona el nmero de ciclos y el tipo de carga. En de tipo de carga, se pude elegir entre cuatro opciones: Completamente invertida: (LR=-1), la carga es totalmente reversible. Las cargas aplicadas al modelo invierten por completo su direccin de aplicacin en funcin de los ciclos especificados. Con base en 0. (LR=0), las tensiones cambian desde valores mximos (mximos o mnimos) hasta valores nulos.

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Relacin de carga. El modelo est sometido a un ciclos de carga y descarga senoidal con una carga mxima s y una mnima definida por el producto de la tensin mxima por la relacin de carga. Una relacin negativa indica inversin de la direccin de carga. Mx Buscar picos de ciclo. Se emplean los resultados de ms de un estudio esttico para determinacin de la tensin alterna ms alta sufrida por cada uno de los nodos. Por ltimo, se asocian las caractersticas de la carga definidas a un estudio esttico ya creado y ejecutado. En escala se puede definir la magnitud de la aplicacin de las cargas definidas en el ensayo esttico. Si se indica escala dos, por ejemplo, el programa multiplica por dos los resultados de tensin obtenidos en el ensayo esttico para determinas el valor de la tensin alterna necesaria en el estudio de fatiga. Si se agregan varios sucesos, el mallado de estos debe tener las mismas caractersticas, si no es as, el ensayo a fatiga no se iniciar.

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Informacin de modelo

Nombre del modelo: eje

Configuracin actual: Predeterminado

Slidos

Nombre de documento y referencia

Tratado como Propiedades volumtricas Ruta al documento/Fecha

de modificacin

Cortar-Extruir2

Slido

Masa:103.056 kg Volumen:0.0130947 m^3 Densidad:7870 kg/m^3

Peso:1009.94 N

E:\diseo de eje\eje.SLDPRT

May 11 00:28:07 2015

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Propiedades del estudio Nombre de estudio estudio por fatiga

Tipo de anlisis Fatiga(Amplitud constante)

Interaccin entre sucesos Aleatoria

Calcular tensiones alternas usando Intensidad de tensin (P1-P3)

Cara de elemento SHELL Cara superior

Correccin de la tensin media Ninguna

Factor de reduccin de resistencia a la fatiga 1

Vida infinita Desactivar

Carpeta de resultados Documento de SolidWorks (E:\diseo de eje)

Unidades Sistema de unidades: Mtrico (MKS)

Longitud/Desplazamiento mm

Temperatura Kelvin

Velocidad angular Rad/seg

Presin/Tensin N/m^2

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Propiedades de material

Referencia de modelo Propiedades Componentes

Nombre: AISI 1020 Acero laminado en fro

Tipo de modelo: Isotrpico elstico lineal

Criterio de error predeterminado:

Tensin mxima de von Mises

Slido 1(Cortar-Extruir2)(eje)

Datos de curva:

SN curve

Opciones de carga

Nombre del evento

N de ciclos Tipo de carga Asociacin de estudios

Suceso-1 100000000 Completamente invertida (LR=-1)

Nombre de estudio

Factor de escala

Paso

simulacin esttica

1 0

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Resultados del estudio

Nombre Tipo Mn. Mx.

Resultados1 Dao acumulado 10000 Nodo: 1

83550.3 Nodo: 16396

eje-estudio por fatiga-Resultados-Resultados1

Dao: Representa el porcentaje de dao que acumula el modelo de pieza ensayado. Un porcentaje de 0.75e+002, por ejemplo, consume un 75% de la vida del modelo en esa zona de la pieza. OBSERVACIN: El resultado del trazado de dao muestra que la pieza no sufre desgaste por fatiga aplicando la

carga radial 108

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Nombre Tipo Mn. Mx.

Resultados2 Vida total 119688 ciclos Nodo: 16396

1e+006 ciclos Nodo: 1


Trazado de vida: Representa el nmero de ciclos de carga/descarga que produce la rotura por fatiga en el modelo. Se representan las zonas del mismo donde se produce el fallo. Grficamente se puede representar como la interseccin entre la horizontal de la tensin con la curva SN. La interseccin determina el nmero de ciclos en el eje de abscisas. La vida depende nicamente del valor de la tensin y de la forma de la curva SN del material. Es independiente del nmero de ciclos. OBSERVACIN: El resultado del trazado de vida muestra que la pieza sufre desgaste por fatiga aplicando la carga

radial 108

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Nombre Tipo Mn. Mx.

Resultados3 Factor de carga 0.710426 Nodo: 16396

1251.51 Nodo: 1905


Factor de seguridad: Representa la relacin entre el valor de la tensin que origina el fallo de fatiga con la tensin. Los modelos ensayados rompen cuando las cargas aplicadas sobre el modelo se multiplican por el resultado del factor de seguridad mnimo en esa zona.

OBSERVACIN: El factor de seguridad mnimo obtenido a fatiga es de 0.7042 menor que 1. Por lo que se llega a la

conclusin que nuestro eje fallara a la carga de 108

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Nombre Tipo Mn. Mx.

Resultados4 Trazado de indicador de biaxialidad

-0.999999 Nodo: 12100

0.903638 Nodo: 1243


Trazado de biaxialidad: Representa la relacin entre la tensin alterna principal menor dividida por la tensin alterna mayor. Resultados iguales a uno, indican un estado biaxial puro, mientras que valores iguales a menos uno, representan un cortante puro.

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Conclusin

Podemos concluir que nuestro eje falla por fatiga con la carga radial de 108

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