TUTORIAL VIGA EN CANTILIVERA continuacin se mostrar el procedimiento para la realizacin de una Viga en Cantiliver con las siguientes especificaciones:Mdulo de Elasticidad Relacin de Poisson =0.4Tabla de Contenido:

Paso Nmero 1.2Paso Nmero 2.2Paso Nmero 3.3Paso Nmero 43Paso Nmero 54Paso Nmero 65Paso Nmero 76Paso Nmero 88Paso Nmero 9.10Paso Nmero1011Paso Nmero 1114Paso Nmero 1216Paso Nmero 13.19Paso Nmero 1422Paso Nmero 1523Paso Nmero 1627

Paso Nmero 1.Es necesario la apertura desde un ordenador de la plataforma Workbench de ANSYS versin 14.0 para la realizar la simulacin de una viga en cantilver.

Figura 1 ANSYS, WorkbenchPaso Nmero 2.Una vez abierto, de lado izquierdo se encontraran los diferentes anlisis que son posibles realizar a travs de esta plataforma, se mostrar un cuadro parecido a este:Para la creacin de una viga en cantiliver, se ocupar la opcin Static Structural, para utilizarlo: Click izquierdo presionado hasta soltar en la ventana lateral derecha, que es la ventana del proyecto.

Figura 2.1 Ventana Analysis Systems

Figura 2.2 Ventana para la creacin de Proyecto

Paso Nmero 3.Aparecer una ventana parecida a la figura 3.1 en donde se tendrn 7 pasos, cuya metodologa se definen datos del material, geometra, modelo, cargas que actan en el sistema, soluciones y finalmente resultados.

Figura 3.1 Metodologa para la creacin de ProyectoPaso Nmero 4Siguiendo conforme a la metodologa mencionada. La primera parte est conformada por los datos de ingeniera, para definir los datos del material para, es necesario hacer doble click derecho en Datos de geometra. Se abrir otra ventana como la siguiente mostrada en la figura 4.1:

Figura 4.1 Datos de IngenieraComo se muestra en la figura 4.1, Workbench tiene por determinado un material, como se observa en la parte superior, fila nmero 3 con el nombre de Acero Estructural. En la parte inferior se muestran las propiedades como Densidad, Modulo de Elasticidad, modulo de Poisson etc.Para agregar un nuevo material, se har doble click en la parte superior, en la fila siguiente al material predeterminado, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 4.2 Apartado de MaterialPara agregarlo, mostrado en la figura, se agregar un nombre al material, en este caso Metropolitanio y a continuacin enter.

Figura 4.3 Apartado con material nuevo agregadoPaso Nmero 5Una vez agregado, del lado izquierdo lateral aparecen todos los diferentes modelos que existen para representar el comportamiento del material, propiedades fsicas como densidad, coeficiente de expansin trmica, etc. Es necesario insertar el comportamiento de este material en funcin del mdulo de elasticidad y la relacin de poisson. El material Metropolitanio se comporta de forma Lineal Elastica y de manera isotropica; es decir, sus propiedades no cambin a pesar de la direccin en la que el material soporta cargas o esfuerzos. Para Agregar a Metropolitanio la cualidad elstico lineal es necesario desplegar el apartado de Linear Elastic y luego presionar con click derecho la propiedad Isotropic Elasticity y desplazarla hasta en nuevo material.

Figura 5.1 Toolbox con propiedades del material

Una vez realizado, se desplegar una ventana donde se podran agregar el mdulo de elasticidad y la relacin de Poisson. Figura 5.2 Apartado para la edicin de nuevo materialPaso Nmero 6Se proceder a guardar el documento para despus regresar a completar las siguientes partes de la metodologa Esttico estructural.

Figura 6.1 Se guarda el proyectoPara regresar es necesario dar click en el botn superior Return tu Project.

Figura 6.2 Return to ProjectPaso Nmero 7Se dar paso a la edicin de la geometra, para eso doble click en geometra y se abrir una nueva ventana parecida a la figura 7.2. Figura 7.1 Metodologa completada hasta datos de Ingeniera

Figura 7.2 Nueva ventana para la edicin de GeometraPara la realizacin de geometra se trabajar en el plano XY, para hacerlo click en Z.

Figura 7.3 Sistema con 3 ejes X,Y,Z.

Figura 7.4 Sistema con 2 ejes X,Y.Paso Nmero 8 Lo siguiente, ser dibujar la geometra para crear un volumen y darle las dimensiones correspondientes al ejercicio planteado para eso:a) Del lado inferior izquierdo, se encuentra la opcin de skecthing, dar click y en seguida se desplegarn diferentes formas para dibujar la figura, dar click en el origen hasta que se presente la letra P y luego presionando desplazar hasta una longitud general.

Figura 8.1 Creacin de un dibujo en 2Db) Para darle las dimensiones, justo al encima de sketching se encuentra la opcin Dimensions, la viga ser de 4m de longitud por 0.346 de altura:

Figura 8.2 Dimensiones a la figura

Para darle las dimensiones de longuitud, click en la opcin de horizontal y pedir una referencia, en este caso hacer click en los extremos laterales hasta que aparezca una cota. Para modificar las dimensiones, parte inferior izquierdo, ventana Details View en el apartado de Dimensions 2 en H3.

De la misma manera para darle dimensiones a la altura, se selecciona la opcin de vertical en el apartado de Dimensions, pero ahora se seleccionarn los extremos superior e inferior respectivos hasta que aparezca la cota. As mismo, para modificarlo, ventana de Details View, apartado Dimensions 2 Hasta la edicin en V2.

Paso Nmero 9.Para convertir al modelo en un volumen, ser necesario extruirlo siguiendo los siguientes pasos.a) Se buscar la opcion de Extrude en la parte superior seleccionandola. Figura 9.1 Opcin Extrude

b) Para extruirla, la opcin pedir una geometra para extruir, as que se seleccionar el rectnguloFigura 9.2 Proceso de Extrusin para Viga en Cantiliver

c) Una vez que el rectngulo aparezca en color gris en su totalidad, se dar aplicar en la opcin inferior mostrada en la figura 9.3 .

Figura 9.3 Proceso de Extrusin para Vigad) Para darle la profundidad requerida es posible editarla en FD1, Depth (>0), luego enter.

Figura 9.4 Edicin para la extrusine) Para finalizar, seleccionar el botn superior generar.

Figura 9.5 Botn Generar

Paso Nmero10Se ha generado la geometra, as que lo siguiente ser guardar el proyecto y continuar con la metodologa, que es modelo.

Figura 10.1 Viga Extruida

Figura 10.2 Metodologa con Geometra CompletadaEn el apartado de modelo, se darn las caractersticas para la viga en Cantiliver, empezando por el material del que est hecho.

Figura 10.3 Viga mostrada en el proceso de Modelado.Se tiene un material predeterminado, acero estructural para cambiarlo:Desplegar las opciones de geometra del lado izquierdo, luego seleccionar slido y en el Apartado de Material, cambiar conforme a las especificaciones.Figura 10.4 Apartado de Solido para cambiar el materialPaso Nmero 11Se proceder a mallar la viga, para esto seleccionar la opcion mesh en la ventana de Outline. Para seleccionar la longuitud de los elementos del mallado, es necesario editar el ajuste predeterminado desde el apartado sizing para luego, editar element size.

Figura 11.1 Apartado para la edicin de Element Size

Figura 11.2 Se cambia el tamao del elemento

Acontinuacin hacer click en el botn actualizar. La configuracin es en la que el cubo tiene nodos a la mitad de cada elemento ms los vrtices, para ver el nmero de elementos y nodos se puede desplegar la opcin de estadsticas.

Figura 11.3 Actualizacin de Tamao de Elemento

Si no se requieren nodos intermedios en cada arista, se puede desplegar la opcin Advanced para luego seleccionar Dropped en Element Midside Nodes

Figura 11.4 Se cambia la configuracin de Nodos en medio de elementosSe gener un elemento con 20 elementos y cuatro nodos, para se editar element size a 10m y luego Update.Paso Nmero 12Ahora se agregarn las condiciones de frontera, en un extremo la fuerza y en el otro el soporte fijo para la viga en Cantiliver.Para la fuerza, click derecho en Static Structural, luego insert, luego force

Figura 12.1 Aplicacin de una Fuerza en VigaSe requerir una cara para aplicar la fuerza, para eso con la opcin para seleccionar cara y luego la cara requerida, luego apply.Figura 12.2 Herramienta para seleccionar cara

Figura 12.2 Detalles para la edicin de la Fuerza aplicada. Componentes en vez de Vector.La fuerza ser definida por componentes en vez de ser definida por un vector. Se editar la componente en donde se requiera la fuerza.

Figura 12.3 Carga Aplicada en uno de los extremos, en la direccin de Y.

Para agregar en soporte fijo, nuevamente en Static structural, click derecho, insertar Fized Suported. De igual, se selecciona la cara y aplicar.

Figura 12.4 Se agrega un soporte fijo en uno de los extremos.

Paso Nmero 13.Se proceder a la solucin de la viga, para ello se ir al apartado de solucin , click derecho hasta deformacin y luego deformacin, para despus deformacin direccional.

Figura 13.1 Seleccin para la Deformacin Total

Figura 13.2 Seleccin para la Deformacin Direccional

Para resolverlo, se seleccionar la opcin solve en la parte superior.

Figura 13.3 Botn SolveAparecer una ventana parecida a la figura

Figura 13.4 Ventana del proceso de preparacin a Resolver.

Figura 13.5 Solucin para la deformacin Total.

Paso Nmero 14

Para encontrar la solucin numrica del Cantiliver_3D, seccionando o dividindolo en elementos (1, 2, 4, 8, 16, 32,64 y 128) y de esta manera encontrar hasta donde el nmero de secciones deja de tener relevancia ante la exactitud de la solucin del problema, en este caso el nmero de elementos mximo es de 128.El anlisis numrico se comparara con la solucin analtica y corroborar que ambos datos se aproximen.

Figura 14.1 Viga en CantiliverUna vez teniendo el slido como se muestra en la figura 14.1, se procede a realizar las siguientes operaciones:En la parte de Outline se selecciona con clic derecho la operacin de Mesh-Insert-Method como se muestra en la fig. 14.2 y seleccionar este ltimo:

Figura 14.2 Viga con la Opcin Mesh-Insert-MethodUna vez seleccionado Method se puede apreciar que se genera una nueva operacin llamada Automatic Method debajo de Mesh en la parte de Outline y adems se despliega un recuadro en la esquina inferior izquierda como se muestra a continuacin:

Figura 14.3 Automatic MethodPaso Nmero 15Despus se procede a trabajar en el recuadro Details of Automatic Method, seleccionando la opcin de Geometry-Seleccionar cuerpo-Apply:

Figura 15.1 Viga en Cantiliver

Al seleccionar el cuerpo y la opcin de Apply se puede notar que el slido cambia a un color verde, Fig. 15.1.Seleccionar en la opcin Element Midside Nodes-Dropped.

Figura 15.2

Continuando, seleccionar la opcin Method-Dar clic en la flechita-seleccionar -Sweep, tal y como se muestra en la Fig. 15.3.

Figura 15.3 Opcin Sweep seleccionada.La opcin Sweep permite hacer un barrido por todo el cuerpo y de esta manera generar los distintos elementos en los que se quiera dividir el slido, por lo que se debe tener referencias para dicho barrido, en este caso son las caras laterales del cuerpo, para seleccionar la primera referencia seleccionar la opcin Scr/Trg Selection- Dar clic en la flechita-Manual Source and Target, tal y como se muestra en la Fig. 15.4

Figura 15.4Ahora para seleccionar la primera referencia: Source-Seleccionar cara-Apply.

Figura 15.5 Proceso previo a la seleccin.Al seleccionar la cara se pude notar que cambia a un color rojo obscuro, Fig. 15.6.

Figura 15.6 Seleccin de CaraPaso Nmero 16Continuando con las referencias se selecciona la cara opuesta, opcin Target- Seleccionar cara-Apply., tal y como se muestra en la Fig.16.1 se nota que cambia a un color azul.

Figura 16.1Despus ejecutar la opcin Free Face Mesh Type-Desplegar las opciones-All Quad.

Figura 16.2

Ahora realizar la operacin Type-Desplegar las opciones-Element Size.

Figura 16.3 Opcin Element SizeUna vez realizado todo esto dar clic en Update para salvar las operaciones y despus seleccionar el tamao de cada elemento por ejemplo en este solido la longitud transversal es de 4m, si este solido se desea dividir en cuatro partes entonces el tamao de cada elemento es de 1m , Fig. 16.4

Figura 16.4Ahora en la parte de Outline se da clic derecho en Solution-Solve, Fig. 16.5.

Figura 16.5Se puede notar que el cuerpo se ha divido en cuatro elementos como se muestra en la Fig. 16.6.

Figura 16.6

Tambin se muestra la solucin obtenida con este nmero de elementos:

Figura 16.7