Soporte al Usuario de COSMOS/™ -- Nota Técnica Nº S4
ANALISIS DE UN EJE BAJO CARGAS DE TORSION Y FLEXION
Productos: COSMOS/Works
Versión: Todas las Versiones
Categoría: Preprocesado, Análisis y Postprocesado
Ultima revisión: Diciembre-2001
Modelo de EF creado directamente bajo el interface de SolidWorks. Nótese la transición de malla entre las zonas susceptibles de sufrir fuertes gradientes de concentración de tensiones debido a cambios bruscos de la geometría y en cambio el mallado "grosero" de aquellas zonas que presentan comportamiento lineal.
Descripción
Se ha prescrito directamente sobre la geometría las cargas y condiciones de contorno prescritas. Se ha elegido el caso más desfavorable consistente en un bloqueo total del Rodamiento Izq., por tanto las condiciones de contorno impuestas han sido desplazamiento nulo en la dirección radial, tangencial y axial (ver detalle de la ventana de COSMOS/Works):
Las condiciones de contorno aplicadas en los otros dos rodamientos restantes han sido simplemente impedir el desplazamiento radial, dejando libre el circunferencial y el axial. Además, se ha utilizado la orden de SW99 para hacer una "línea de corte" en las superficies de aplicación de las cargas R1 y R2 tal como muestra la siguiente figura:
Propiedades del Material
| Property Name | Value |
|---|---|
| Elastic modulus in x | 210000000000.000000 |
| Poisson's ratio in xy | 0.280000 |
| Shear modulus in xy | 79000000000.000000 |
| Thermal expansion coef in x | 0.000013 |
| Mass density | 7700.000000 |
| Thermal conductivity in x | 50.000000 |
| Specific heat | 460.000000 |
| Tensile strength | 723825600.000000 |
| Yield strength | 620422000.000000 |
Ejecución del Análisis
El fichero de Resultados es el siguiente:
------------------------------------------------------------------------------ Cosmos/FFE Static Solver 2.0, May 1998 04-Nov-1999 Page 1 ------------------------------------------------------------------------------ Linear static analysis -- First order elements
Number of elements = 152390 Number of corner nodes = 30108 Number of degrees of freedom = 90324 Physical memory available = 248244 KB
Maximum Nodal Von Mises Stress Node: 4562 Max.: 3.4833e+007
Maximum Magnitude of Displacement Node: 2498 Max.: 4.2381e-005
Components of Total Reaction Force Fx Fy Fz -899.95 -2647.5 -0.92507 ================================= S O L U T I O N T I M E L O G ================================= Loading data base = 14 sec Assemblage of matrices = 19 sec Solution of equations = 250 sec Calculation of stresses = 22 sec
T O T A L S O L U T I O N T I M E = 305 sec Disk space used = 28631 KB
Resultados de Tensiones
La siguiente fig. muestra el resultado de tensiones von Mises del eje sometido a las cargas y condiciones de contorno anteriores, visto sobre el modelo deformado.
Tensiones vonMises sobre la
Deformada
Por último la siguiente imagen muestra una sección transversal en el plano longitudinal del mapa de tensiones von Mises:
Design Check Results
Esta imagen muestra cómo se reparte el factor de seguridad a lo largo de la pieza, como resultado de dividir la tensión von Mises en ese punto entre el valor del límite elástico del material elegido, un Acero Aleado (en este caso Sigyld = 620 MPa)
Conclusiones
El estudio muestra la potente funcionalidad de Análisis por Elementos Finitos de COSMOS/Works integrado bajo SolidWorks, pero debe verificarse la validez de los resultados frente a errores de introducción de cargas y condiciones de contorno, por tanto considerar los resultados a modo de referencia.
Un análisis más profundo del eje pasa por estudiar la concentración de tensiones y refinar la malla en aquellas zonas donde sea necesario. COSMOS/Works ofrece las herramientas completas y capacidades necesarias para obtener resultados de total fiabilidad y garantía.
