Plate Hole

Placa con agujero 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N1Planteamiento del problemaConsidere la placa cuadrada de espesor uniforme de 2 mm con agujero circular, con dimensiones que se muestran en la figura siguiente. La placa esta cargado uniaxialmente a presin uniforme de 70 MPa. El material de la placa es acero.

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N2GeometraDibujar la geometra utilizando el modelador de diseo de ansys.

Crear superficie a partir del croquis.Usar herramientas de simetra

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N3Anlisis estructuralDefinir el tipo de problema en 2D e insertar un proyecto de anlisis esttico estructural y editar el componente Model.

Inserte refinamiento de malla en la lnea del arco del agujero

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N4Condiciones de bordeInsertar condiciones de borde de desplazamiento para las lneas de simetra y configure como indica en las figuras.

Insertar una condicin de borde de presin (la condicin de borde de presin es avalible para lnea cuando se trabaja en 2D ya que considera el espesor. Otra opcin es convertir esta presin en carga puntual o fuerza sobre la lnea, de cualquiera de las dos maneras los resultados son los mismo. 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N5Se obtiene el desplazamiento pasando por alto el agujero y se aproxima a la placa entera con tensin uniaxial.Dividiendo el esfuerzo de traccin aplicada por el mdulo de Young ofrece la cepa uniforme en la direccin x.Resultados analticosDesplazamiento

Esfuerzo radialLa solucin analtica de Sigma-r en una placa infinita es:

Donde a es el radio del agujero y o es el esfuerzo uniforme aplicado Si r = a, entonces r = 0

Si r a, entonces,Si = 0, entonces r o ,Si = 90, entonces r 0 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N6Resultados analticosEsfuerzo circunferencialLa solucin analtica de Sigma- en una placa infinita es:Si r = a, entonces

,Si = 90, entonces 3o

Si r a, entonces,Si = 0, entonces r 0,Si = 90, entonces r oEsfuerzo Cortante r La solucin analtica de Tau r- en una placa infinita es:Si r a, entonces

Si r = a, entonces r= 0

,Si = 0, entonces r 0,Si = 90, entonces r 0 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N7Resultados analticosEsfuerzo longitudinal en xLa solucin analtica de Sigma-x en una placa infinita es:

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N8Resultados analticosEsfuerzos normales en la direccin xEsfuerzo medio:

Esfuerzo nominal:

Esfuerzo mximo:

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N9Resultados

Insertar un sistema de coordenadas y renombrar como polar

Seleccionar la lnea del arco del agujero 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N10ResultadosEsfuerzos de Von mises y deformaciones

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N11ResultadosEsfuerzos radiales y circunferenciales

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N12ResultadosEsfuerzos cortantes

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N13ResultadosEsfuerzos normal en direccin x

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N14ResultadosEsfuerzos en la simetria y

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N15ResultadosEsfuerzos en la simetra x

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N16ValidacinEsfuerzos xx en la simetra y 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N17OptimizacinParametrizar el dimetro, volumen y esfuerzo mximo de Von mises

Retornar al modelador geomtrico y parametrizar el dimetro.En el proyecto esttico parametrizar el volumen y el esfuerzo mximo

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N18OptimizacinCerrar el modelador geomtrico y el proyecto esttico estructural y editar el parameter set

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N19OptimizacinObserve si son las tres variables a parametrizar y retorne al proyecto

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N20OptimizacinInsertar un proyecto de optimizacin.

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N21OptimizacinEditar el Desing of experiment y seleccionar el casillero de la variable del dimetro.

Variar el dimetro en un rango de 10 a 30 mm.

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N22OptimizacinActualizar el Desing of experiment (esto tomara algn tiempo ya que el componente de diseo de experimentos har varias combinaciones)

Editar el componente Response Surface y actualize

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N23OptimizacinSeleccionar Responce

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N24OptimizacinCambiar la variable en el eje y por esfuerzos equivalentes

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N25OptimizacinEditar el componente de optimizacin y cambie el objetivo del volumen a minimizar

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N26OptimizacinCambie el objetivo de los esfuerzos mximosActualizar la optimizacin

El candidato A es para un dimetro de 30 mm, y esfuerzo mximo de 250.37 MPa 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N27OptimizacinHacer click derecho en el candidato A y seleccionar Insert as Desing Point

Editar el componente parameter set 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N28OptimizacinHacer click derecho Current y seleccionar Duplicate Desing Point

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N29OptimizacinHacer click derecho en el DP1 y seleccionar Copy inputs to Current

Actualizar y retornar el proyecto.Edite los resultados del proyecto estructural y revisar. 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N30Anlisis de fatigaEditar el componente de Engineering data y revisar si el material usado Structural Steel tiene las propiedades para el comportamiento de fatiga. Se observa que el material tiene propiedades para fatiga basado en deformaciones. Por lo que es necesario adherir este tipo de propiedades si se va hacer uso del proyecto ncode.

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N31Anlisis de fatigaBuscar en herramientas de propiedades y agrege con doble click o arrastrando hasta las propiedades del material estructural la caracteristica nCode Strain-Life Parameters.

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N32Anlisis de fatigaLos parmetros de fatiga basado en deformacin son:Nc=Ne=2e8, SEc=SEe=SEp=0, para este tipo de problema el nCode MaterialType codificado por ansys es el nmero 13 o 14.

Retornar a proyecto, refrescar proyecto y transferir los datos al proyecto nCode EN Constant(DesingLife).

Tipo de materialClasificacin1Fundicin de hierro gris2-4Fundicin de hierro maleable5-8Fundicin de hierro dctil9-12,15Acero moldeado13,14,16-99Acero100-105Aluminio elaborado106Fundicin de aluminio300Titanio 2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N33Anlisis de fatigaActualizar el componente Solution

Enlazar el componente Engineering Data con el componente Solution de nCode EN Constant (DesingLife)

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N34Anlisis de fatigaEditar el componente Solution del proyecto nCode EN constantEl anlisis de fatiga para la placa presenta esfuerzos alternados como indica la grafica, utilizar el criterio de deformacin de Smith Watson y Topper. Considerar que el producto de los factores de fatiga del material es 1

2011 ANSYS, Inc.September 8, 2012N35ResultadosSe observa que la pieza soporta 3.106e5 ciclos para que comience a fallar para una condicin de carga armnica de amplitud constante basado en deformaciones.

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