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• Luis Pacheco

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE NUEVO LEON

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

DISEÑO EN INGENIERIA ASISTIDO POR COMPUTADORA

MANUAL DE DISEÑO

INDICE

PRACTICA # 1 MODELADO DE UNA PLACA PRACTICA # 2 MODELADO DE UNA OREJA

PRACTICA # 3 MODELADO DE UN MOLDE PRACTICA # 4 MODELADO DE UN CANDADO PRACTICA # 5 MODELADO DE UN ENSAMBLE PRACTICA # 6 SIMULACION DE UN ENSAYO DE COMPRESION PRACTICA # 7 SIMULACION DE UN ENSAYO DE TENSION PRACTICA # 8 SIMULACION DE UN ANALISIS DE UN ANALISIS DE ESFUERZOS A U N RESORTE PRACTICA # 9 SIMULACION DE UN ANALISIS DE TORQUE A UN TORNILLO

PRACTICA # 10 SIMULACION DE LOS MODOS DE VIBRACION EN UNA VIGA PRACTICA # 11 FORMULACION RESIDUAL PRACTICA # 12 FORMULACION RESIDUAL DE UNA VIGA CON CARGA DISTRIBUIDA

PRACTICA # 13 FORMULACION RESIDUAL DE UNA VIGA CALIBER PRACTICA # 14 ASTA

PRACTICA #1 MODELAJE DE UNA PLACA

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Figura 1.- Modelo Final de la Placa Objetivo: El alumno se familiarizara con el entorno del programa “Solid Works” a partir de la realización de una pieza simple. Dimensiones: el prisma mide 10 x 5 x 4 pulgadas. El orificio tiene un radio de 1.5 pulgadas y un corte a través de toda la pieza. Redondeo: 1 pulgada de radio en cada esquina. Secuencia: Abrir “Solid Works”, activar el menú Archivo Nuevo , escoger la opción Pieza debido a que se realizara una pieza sencilla y no un ensamblaje. Al abrir la opción Pieza aparecer á el entorno del program a:

Figura 2.- Entorno de Solid Works.

Lo primero que se hará es escoger el plano en el que se trabajara, será por conformidad el plano 1(Alzado) ya que de esta forma veremos la pieza desde una vista frontal. Después se activara el icono Croquis, para que así se active la barra de herramientas.

1.- En primer lugar se activara el icono de rectángulo y abriremos un rectángulo de medidas de 10 x 5 a partir del origen, en el primer cuadrante, como se muestra a continuación:

Figura 3.rectángulo.

trazado

inicial

del

2.- Además, una vez que se realice el rectángulo será necesario especificar las dimensiones de acuerdo alas requeridas desde el principio de la práctica. Esto se logra dando un clic ala línea inferior, para especificar una dimensión 10 pulgadas en el recuadro de la izquierda, para después hacer lo mismo en la línea izquierda especificando una dimensión 5 pulgadas aclarando que la línea seleccionada se pondrá de color celeste.

Figura 4.- Dimensionando el rectángulo.

3.Una vez esp ecifi cad

as las dimensiones, se procederá a darle profundidad ala pieza, esto se lograra con el comando Extruir saliente/base,

el cual abrirá la siguiente ventana:

Figura 5.- ventana de extrusión. En esta ventana se especifica la profundidad igual a 4 pulgadas. 4.- Una vez obtenido el prisma, se procederá a hacer el orificio, para esto se seleccionara primeramente la cara en el cual se hará el circulo, activar el icono croquis y a continuación se seleccionara el icono de circulo trazándose uno arbitrariamente en dicha cara, para después especificar las coordenadas X:5, Y:2.5 para lograr que el circulo este centrado.

Figura trazado orificio.

6.de

5.- Una vez que se hizo el circulo, se

especifico su radio y su centro, se procederá a realizar el orificio ayudándonos con el

icono Extruir corte, el cual abrirá la siguiente ventana en la que se ha de especificar la profundidad del mismo la cual es de 4 pulgadas, o en su defecto en la ventana, especificaremos la dirección a través de todo).

Figura 7.- ventana de corte.

6.- Por ultimo, se harán los Redondeos a cada uno de los bordes laterales de la pieza , al activar el icono aparecerán en la ventana los siguientes requerimientos:

Se debe especificar un lado de 1 pulgada, además seleccionar cada una de las esquinas que se deseen redondear, los cuales se enlistan en las casilla “Elementos a redondear”. 7.- Para guardar los trabajos efectuados se procederá a ir al menú seleccionar la opción Guardar como , guardando el archivo con el nombre placa y especificando la ubicación en donde se desee guardar el archivo.

Practica practica 2

Modelaje de una oreja -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Se da inicio en el programa Solid Works y se depliega la siguiente pantalla:

Se da click en el icono de Nuevo ,y sobre la pantalla escogemos la opción Pieza y se da click en Aceptar.

Enseguida se despliega la siguiente pantalla donde se escoge el plano en el que se desea trabajar, en este caso utilizaremos el plano Planta.

Para nuestro ejemplo desplegaremos el icono Croquis, despliega la opción de Rectangulo, se da click y en pantalla se muestra un rectángulo al que se le dan las medidas de 15 x 4 el arco tiene una altura de 7 pulgadas y un radio de 2.5 pulgadas , el orificio tiene un radio de 1.5 pulgadas y un corte a través de toda la pieza. A continuación se activara el icono de Operaciones y se activa el icono de Extruir

saliente/base este comando tiene la finalidad de darle volumen a nuestra pieza , en la misma ventana se especifica la medida de el volumen que en nuestro caso es 7 pulgadas .

A continuación se coloca nuestro dibujo en la posición de FRENTE utilizando los iconos colocados en la parte superior de nuestro dibujo.

El proposito de tener de frente esta cara es poder dibujar lineas de dibujo activando el icono Croquis , se trazan las lineas desde la parte inferior de del rectangulo hacia arriba estableciendo una dimension de 7 pulgadas posicionandolas a una medida de 5 pulgadas con respecto de las esquinas de el rectangulo

Acontinuacion se trazara el arco con el icono Arco Tangente seleccionando el extremo superior de la linea antes trazada y arrastrandola al otro extremo a un angulo de 180 grados y estableciendo un radio de 2.5 pulgadas .

Se activa el icono Circulo e el icono Croquis y se traza un circulo en la parte central del radio antes marcado con un radio de 1.5 pulgadas.

Se selecciona la cara frontal del dibujo ,se selecciona toda la cara y se selecciona el icono Extruir saliente/base la dirección y Hasta Profundidad

y en la tabla de la parte izquierda se selecciona

Se activa el icono REDONDEO , y se da la medida de 1 pulgada , se selecciona todos los vértices que se desean redondear y se da click en aceptar.

Ya por último se da click en el Guardar como para guardar el dibujo.

Practica 3 MODELADO DE UN MOLDE --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Objetivo: El alumno aprenderá a realizar moldes con la ayuda de comandos ya conocidos Dimensiones: la placa base es de 80 x 80 x 20 pulgadas, el los radios diferentes ejes r1:30pulga gas r2:20pulgadas, r3:10 pulgadas, cada uno con una extruccion de 25 pulgadas y con un agujero central de 5 pulgadas y un corte de 75 pulgadas . Secuencia Abrir “Solid Works”, activar el menú Archivo Nuevo, escoger la opción Pieza debido a que se realizara una pieza sencilla y no un ensamblaje.

4-se escoger e el plano en el que se trabajara, este será por la comodidad el Pano 1(Alzado) ya que se verá la pieza desde una vista Fontal

5-Activar el croquis 6-En primer lugar se activara el icono rectagle y se hará un cuadrado de medidas de 80 x 80 a partir del origen en el cuadrante positivo como se muestra a continuación 7-ademas una vez que se realice el cuadrado será necesario especificar las dimensiones de acuerdo a las requeridas desde el principió de la practica

Esto se logra dando un click ala línea inferior , para especificar la dimensión 80 pulgadas y después se hara lo mismo en la , línea izquierda ,aclarando que la línea seleccionada se podrá de un color verde

8- una vez especificar las dimensiones, se procederá a darle profundidad a la pieza, esto se logra con el comando extruir saliente/ base ventana como se muestra en al figura

el cual abrirá una

En la ventana se especificara una profundidad igual a 20 pulgadas y tipo de extruccion Ext ruir saliente base a 20 pulgadas 9-una vez que se ha extruido el cuadrado se procederá a realizar el primer circulo la siguiente Manera: se seleccionara el icono de circulo trazándose uno arbitrariamente en dicha cara, para después especificar las coordenadas X:40, Y:40 para lograr que el circulo este centrado.

10-Siguiente seleccionar la cara del circulo ya realizado y trazar un circulo de radio 20 pulg y especificar los parámetros X:40,Y:40 para centrarlo y extruirlo a 25 pulg, una vez hecho esto se trazara igual un circulo con radio 10 pulg y extruirlo a 25 pulg.

11.- En este punto se realizara un circulo de 5 pulg de radio en la parte superior del molde, este servirá para hacer el agujero de la pieza y tendrá una profundidad de 75 pulg

12-Siguiente operación Seleccionar la base del molde

Dar clic en el icono de vaciado con el icono

14-Aplicar el redondeo de 5 pulgadas Con el icono

Aplicar el redondeo de la base del molde

Y la pieza quedara de la siguiente manera

Practica 4 MODELADO DE UN CANDADO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Secuencia: Ara crear la viga se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Planta ya que se verá la pieza desde una vista superior. Después activaremos el icono Croquis para que se active la barra de herramientas.

1.-En primer lugar hay que activar el icono línea

trazando una línea vertical de 7

pulg. Partiendo del origen, enseguida se trazara un Arco tangente con el icono de arco, se trazara partir del último punto de la línea antes definida. Y por ultimo trazar una línea que cierre el arco

2.- Ya que se realizo el arco se cambiara de plano seleccionando salir del croquis

o seleccionando en la parte superior derecha de la pieza, para poder hacer el cambio de plano al plano Planta, que nos ayudara como guía para realizar la base del arco extruido. 3.- Activaremos nuevamente el icono Croquis para que se active la barra de herramientas. Se trazara un circulo con un radio de 1 pulg. En el origen.

Una vez hecho esto se tendrá que salir del croquis.

4.- a continuación se realizara una extrucion del circulo por el contornno del arco, a esta operación se le conoce como barrido y para hacerlo se utilizara el comando Saliente/Base barrido el cual abrirá la siguiente ventana

Ya abierta la ventana se seleccionara el perfil (que en este caso es el circulo) y la trayectoria o ruta (en este caso el arco)

Daremos clic en

y la figura nos quedara de la siguiente manera

5.-Ahora crearemos la parte inferior del candado, activamos el icono seleccionamos vista inferior, para empezar a croquizar seleccionamos la cara inferior circular y activamos nuevamente las herramientas de croquis, trazaremos un rectángulo sin importar las medidas ya que lo centraremos y le daremos las medidas correspondientes usando cotas inteligentes

6.-Ahora centraremos y le daremos medidas al rectángulo. Damos clic en Y seleccionamos la línea superior del rectángulo y le modificamos la medida a 9 pulg. Y lo mismo para la línea izquierda de 3 pulg.

Para centrar con cotas seleccionamos nuevamente Y lo que se hara es dar clic la línea superior del rectángulo y enseguida en el centro de la cara circular y modifixcamos la distancia a 1.5 pulg. Luego lo mismo para la lnea izquierda del rectángulo a una distancia de 1.5 pulg.

7.-En este paso se realizaran unos redondeos de 0.7 pulg con el comando redondeo

Despues seleccionamos las líneas que se quieren redondear

8.- Por ultimo se hara la extrusión del rectángulo ya realizado con el comando Extruir Saliente/Base especificando en la ventana una la dirección y una profundidad de 9 pulg. Y la figura terminada queda de la siguiente manera

PRACTICA # 5 MODELAJE DE UN ENSAMBLE

Figura 1.-Modelo final del ensamblaje DIMENSIONES: La placa es un tetraedro de 10 x 5 x 7 pulg. , con un vaciado de radio 1.5 pulg. , mientras que el cilindro tiene un radio de 1.5 pulg. y 10 pulgadas de longitud. En esta práctica se trabajara con una placa que se realizo anteriormente, por lo tanto no se especifican las medidas ni el procedimiento para realizar dicha pieza, de tal forma que solo se especifica la manera de realizar el cilindro que nos servirá para realizar el ensamblaje. OBJETIVO: El alumno aprenderá a realizar ensamblajes en base a operaciones sencillas. SECUENCIA: Para crear el cilindro se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Alzado ya que veremos nuestra pieza desde una vista frontal. Después activaremos el icono Croquis para que se active la barra de herramientas.

1.- Al comenzar a dibujar el cilindro nos vamos a la pestaña de croquis y se elige el círculo.

Lo trazaremos en el origen con un radio de 1.5 pulg y lo extruiremos a una profundidad de10 pulg con el comando Extruir Saliente/Base especificando en la ventana una la dirección y la profundidad Una ves terminada la pieza podemos guardarla con el nombre de cilindro Para hacer el ensamblaje se siguen los siguirntes pasos ENSAMBLAJE: Abrir el “Solid Works”, se abre un archivo nuevo y se elige ensamblaje, y en el lado izquierdo tenemos la opción para abrir los archivos guardados con anterioridad, primero se elige la pieza que deseamos que sea fija, que en este caso será la placa.

Ya teniendo la placa, lo siguiente es abrir el archivo del cilindro, esto se hace dando click en insertar componentes y se repite el paso anterior soltando el cilindro al lado de la placa.

Cuando tenemos las dos piezas lo siguiente es dar click en relación de posición y enseguida seleccionamos la cara interior del agujero de la placa y posteriormente el cilindro, con esto las piezas se juntaran como se muestra

Aparecerá el siguiente recuadro Y para nuestro caso se elige la opción concéntrica y aceptar, esto permitirá que las dos piezas estén alineadas y unidas.

PRACTICA # 6 Simulación de un Ensayo de Compresión

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Figura 1.- Simulación del Ensayo de Compresión Objetivo: El alumno aprenderá a utilizar el software de simulación “SimulationXpress” de esfuerzos por medio del método de elementos mediantes la simulación de un ensayo de compresión. Dimensiones: La probeta tiene un radio de 1 pulgada y una profundidad de 2 pulgadas. Para realizar este ensayo se realizara una probeta con la ayuda del programa “Solid Works”, se guardara en el disco duro, para realizar la simulación del ensayo en SimulationExpress.

Secuencia: Para crear la probeta se hara lo siguiente: abrir “Solid Works” : Lo primero que se hace es escoger el plano donde se trabajara para realizar la pieza, en esta ocasión utilizaremos plano Alzado por comodidad.

1.- Activar el icono circulo con un radio de 1 pulg. Partiendo del origen

(icono del radio del circulo)

2.-

Ya hecho el círculo partiendo del origen del plano que muestra el plano, lo

siguiente es extruir el circulo con el icono de 2 pulg.

estableciendo una profundidad

3.- Ya una vez terminada la figura se procede a guardar la pieza con el nombre de “probeta”, seleccionando la ubicación en el disco para finalizar, esto es importante el guardar la pieza para que acceda la simulación del ensayo. NOTA: si el archivo no se guarda no se podrá acceder a la simulación.

4.- Ya realizado el paso anterior (guardar el archivo) se inicia la simulación, en la barra de herramientas, se van a la pestaña que dice Calcular y buscar el icono

SimulationXpress Tardara pocos segundos para que arranque e inicie la simulación.

Ya cargado SimulationXpress se abre una ventana del lado derecho como se muestra en la figura, donde se indica los respectivos pasos a seguir para realizar la simulación. Antes de iniciar con el primer paso es recomendable ir a opciones para verificar las unidades que utilizaremos y obviamente que unidades nos arrojara los resultados obtenidos. Ya concluido todo esto ahora si dar clic en siguiente para dar inicio la simulación.

5.- El primer paso1 Sujeciones. Esto quiere decir aplicar una sujeción en alguna cara de la figura para evitar que la pieza se mueva cuando se apliquen las cargas.

Se le da clic Agregar sujeción para así seleccionar la cara la cual será aplicada la sujeción, en lado izquierdo como se ve en la figura viene una ventana con el nombre de sujeción, ya elegida la cara de la figura dar clic en la palomita (ok).

6.- El siguiente paso 2 Cargas. Esto quiere decir simular los efectos de una carga de una pieza, ya sean fuerzas, presiones o ambas.

En este punto se presentan 2 opciones a elegir las tipos de cargas que deseamos:

En este caso utilizaremos “fuerza”

Ya elegida la opción de fuerza se abre el menú del lado izquierdo igual como cuando se realizo el paso de sujeción pero a diferencia que esta vez se trata de fuerzas. Se elige la cara donde se aplicaran las fuerzas, ya seleccionada la cara nos vamos a la ventana del lado izquierdo para especificar nuevamente las unidades y el valor de la fuerza aplicada. En nuestro caso aplicaremos una fuerza de 100 000 lb. En este menú también nos da la opción de invertir las fuerzas (flechas presentadas en la figura) ahí a consideración del problema que se considere. Para finalizar este paso se le da clic ala palomita (ok) 7.- El siguiente paso en la simulación es elegir el material que asignaremos a nuestra pieza.

Le damos clic ala opción de elegir material

Al dar clic en la opción elegir material nos aparecerá un menú que se muestra en la siguiente figura donde nos da un listado de diferentes materiales con sus respetivos valores. A continuación se muestra la ventana con la lista de diferentes materiales, nosotros elegiremos AISI 1020. En la barra donde se manejan las unidades elegir el sistema de unidades que queramos manejar. Al final ya seleccionado el material se le da clic en el botón aplicar y cerrar.

8.- Ya el siguiente paso es ejecutar.

Antes de ejecutar la simulación se aplicara un mallado a la pieza, esto se realiza dando clic en la opción Cambiar la configuración y como siguiente Cambiar la densidad de malla.

Se abrirá la ventana del lado izquierdo con las especificaciones de la malla a aplicar, asignaremos una malla de valor intermedio. Al final se da clic en la palomita (ok).

Ya finalizado y aplicada la malla ahora si procede a ejecutar la simulacion

Tardara algunos segundos, el tiempo varía dependiendo de la densidad de la malla. Ya cargado la ejecución se inicia una animación de la simulación del ensayo de la pieza y se presentan 2 opciones para reproducir y detener animación.

La animación solo se reproduce un pequeño instante y se detiene para asi leer los resultados obtenidos.

Los resultados obtenidos del ensayo se localizan del lado izquierdo con el nombre resultados, donde se presentan los diferentes resultados de diferentes estudios: Esfuerzo Desplazamiento Deformación Factor de seguridad

En la figura posterior se muestra el estudio de Esfuerzo, los resultados obtenidos se muestran en una pequeña grafica del lado derecho con una tira de colores donde muestra los diferentes valores de esfuerzos localizados en la pieza con sus colores respectivos en la grafica. El valor de Esfuerzo Máximo según la escala Von misses es de 48702.2 psi.

Este es el segundo estudio arrojado por nuestra simulación donde ahora se muestra el desplazamiento que experimenta la probeta debido a la carga. El valor de desplazamiento obtenido fue de 20.166 x10-³ pulg

Ahora se presenta el estudio de deformación que se experimenta la probeta debido al sometimiento de la carga.

Este es el ultimo estudio que arroja la simulacion del Factor de Seguridad. Que en este caso la pieza se pintara de color azul por el resultado del factor de seguridad. RESUMIENDO: la carga de 100 000 lbf a la que es sometida a la probeta de dimensiones antes especificadas y con un material AISI 1020 NO presentara alguna fractura por efecto a la compresion a la que se le incide. 9.- Ya por ultimo el analisis efectuado se pasara a guardar con el nombre de la practica.

PRACTICA # 7 Simulación de un Ensayo de Tensión --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura 1.- Simulación del Ensayo de Tensión

Objetivo: El alumno aprenderá a utilizar el software de simulación SimulationXpress de esfuerzos por medio del método del elemento finito, mediante la simulación de un ensayo de tensión. Para analizar este ensayo se realizara una probeta con ayuda del software SolidWorks 2010, se guardara en el disco duro, para realizar después elñ ensayo en el SimulationXpress.

SECUENCIA:

Para crear la probeta se hara lo siguiente: Abrir el SolidWorks, Nuevo, Pieza y Aceptar. Lo primero que se hara será seleccionar el plano en que es mas conveniente trabajar, que en este caso será en el plano Frontal.

1.- En primer lugar se seleccionara el icono Linea y se tazara la figura mostrada en la parte inferior, partiendo del origen, partiendo del cuadrante; con las dimensiones que se muestran a continuación, además de hacer unos redondeos de radio de 0.3 pulgadas y de 0.7 pulgadas con

el icono Redondeo.

Figura 2.- Trazado del Perfil de la Probeta

2.- Enseguida se trazara una línea auxiliar de extremo a extremo de la figura antes realizadacon el icono

Linea Constructiva. Para terminar esta pieza se hara una

extrucion con el icono Revolucion de Saliente Base. Y para terminar se harauna revolución de 360 grados.

Figura 3.- Trazado de Linea Constructiva y Revolucion

3.- Una vez terminado esto guardaremos la pieza con el nombre de probtension.sldprt para poder realizar nuestra simulación, de lo contrario al no haberla guardado no nos permitirá realizar la simulación y no podremos continuar.

Figura 4.- Probeta de Tension

4.- Dar clic en el botón Calcular en la barra superior de tareas de SolidWorks y posteriormente seleccionar SimulationXpress

el cual abrirá una ventana como la siguiente. 5.- Dar clic en el botón Siguiente y luego dar clic en Agregar una sujeción y hacerla de la siguiente manera como se muestra en la figura en la cara inferior de la Probeta y dar Aceptar.

6.- A copntinuacion de se agregara una fuerza a la Probeta de 100,000 lbs en la cara superior tal y como se muestra en la siguiente figura.

7.- Ahora se hara el Mallado de la pieza con las medidas que se muestran en la siguiente figura

9.- Despues de haber seleccionado el mallado de la anterior figura nos mostrara una figura como la siguiente.

10.- Posteriormente ya mallada nuestra Probeta se seleccionara el tipo de material el cual será de Cobre y se le aplicara a nuestra Probeta como se muestra a continuación.

11.- Se activara la simulación para conocer nuestros resultados de esfuerzo y tensión sobre nuestra Probeta. RESULTADOS

Tension de Von Mises

Desplazamiento

Tension Maxima de Von Mises

PRACTICA #8. SIMULACION DE ESFUERZOS A UN RESORTE.

1.- Se selecciona NUEVO para un nuevo diseño.

2.- Se selecciona la opción PIEZA 3D para su nuevo diseño.

3.- En el icono se despliega lo siguiente y se selecciona OPCIONES.

4.- En la siguiente ventana se selecciona PROPIEDADES DEL DOCUMENTO, y la opción UNIDADES, seleccionando la opción milímetros.

5.- Al iniciar selecciona la opción PLANTA.

6.- Selecciona la opción circle, y traza un circulo de 40 mm de radio desde el origen.

7.- selecciona en tu menú la opción curvas, y hélice espiral.

8.- se despliega una ventana en la cual seleccionas la opción Altura y numero de revoluciones.

9.- En la misma ventana desplegada seleccionas un alto de 300mm, un número de 7 revoluciones y un ángulo inicial de 270°.

10.- seleccionas la opción de vista Alzado, das clic en la opción circle y te colocas en un extremo del diseño colocando un circulo.

11.- Al hacer el circulo se despliega la ventana en la cual pondrás -40 en x, 0 en y, 5 mm de radio.

12.- Seleccionas la opción operaciones, y la opción saliente/ base barrido, das clic en el circulo de 5mm, y clic sobre el resto del diseño.

Se muestra el resorte ya en su totalidad

13.-Selaccione la opción guardar, es necesario guardar diseño para realizar la simulación.

14.-Seleccionas la opción calcular del menú, y seleccionar análisis de simulationXpress.

15.- Selecciona en la ventana de simulationXpress en opciones.

15.-Despues de seleccionar opciones, se despliega una ventana en la cual en sistema de unidades seleccionas sistema ingles, después aceptar, y das clic en siguiente, después clic en agregar sujeción.

16.-Colocar la sujeción en un extremo del

resorte. y das clic en aceptar, y nuevamente en siguiente para seguir con las fuerzas, dar clic en agregar una fuerza. Se muestra las fuerzas aplicadas

17.-Se colocan las fuerzas en in extremo del resorte.

18.-En la ventana de fuerza selecciona sistema ingles, y una fuerza de 100000 lb, dan clic material.

y dan clic en la opción siguiente, y clic en elija

19.-Seleccionar la opción hierro, después hierro dúctil, y en unidades sistema ingles, después dar clic en aplicar y cerrar, en la ventana izquierda dan siguiente, después en cambiar configuración, y cambiar densidad de malla.

20.-En la ventana de malla se pondrán los datos de parámetro de mayeo, en el cual se pondrá 0.15mm y 0.0075mm lo cual será la densidad de tu malla. Se muestra la pieza mayada. Se muestra la deformación.

21.-Despues de dar densidad de mayeo, seleccionas la opción de ejecutar simulación y en tu diseño se estará aplicando las fuerzas que capturaste.

22.-Seleccionas la opción Von mises con doble clic y te aparecerán resultados de tu simulación. Resultados de Grafica de esfuerzos.

Resultado de grafica de desplazamiento.

Pieza deformada en vista lateral. superior.

Pieza deformada en vista

PRACTICA # 9 SIMULACION DE TORQUE DE UN TORNILLO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Estudio de torsión Nos posicionamos en la pantalla y seleccionamos la opción CROQUIS seleccionaremos el icono de polígono como se muestra en la imagen

donde

y lo dibujamos en el centro de el plano

Se dibuja el polígono de 6 lados con un diámetro de 1.5 in Nos posicionamos en la pestaña de OPERACIONES y seleccionamos la operación

EXTRUIR

y extruimos a .30 in

Una vez extruido dirigimos a la pestaña de CROQUIS donde seleccionaremos el icono de circulo la figura

y extruiremos un circulo de .70 in de diámetro como se muestra en

La circunferencia que dibujamos la extruimos continuación

a 2.5 in como se muestra a

Terminado esto guardamos la geometría con el nombre ESTUDIO TORCION , una vez guardado el documento nos dispondremos a hacer la simulación de torcion en SOLID WORD SIMULATION que se encuentra en la pestaña de PRODUCTOS OFFICE

Enseguida se muestra esta ventana donde seleeccionaremos la herramienta ASESOR

DE ESTUDIO

y enseguida nuevo estudio

En la ventana que se despliega seleccionaremos el estudio ESTATICO y damos aceptar

Seguido de esto nos dirigimos a la herramienta APLICAR MATERIAL donde seleccionaremos un acero AISI 1020 en unidades SISTEMA INGLES y damos APLICAR posterior a esto damos click en CERRAR

Seguido de esto nos dirigimos a la opción de ASESOR DE SUJECION donde agregaremos la sujeción como se muestra en la figura y damos aceptar

Despues de esto seleccionamos la herramienta de ASESOR DE CARGAS donde aplicaremos una fuerza de TORSION de 10000 lbf-in y damos clic en aceptar como se muestra en la figura

Seleccionamos el tipo de fuerza que se aplicara en este caso será TORSION

En esta cara se aplicara la torsión

Con esta opción se señala la sección que se tomara como referencia en el ensayo de torsión

Esta sección se toma como eje de referencia Seguido de esto editamos el tipo de malla y seleccionamos la malla mas gruesa como se muestra y damos aceptar

Enseguida damos click en la herramienta de EJECUTAR y damos aceptar enseguida de esto aparecerán los resultados

Terminado el estudio nos dirijimos a la herramienta de ASESOR DE RESULTADOS y en esta herramienta podremos ver los resultados de el estudio

}

PRACTICA 10 SIMULACION DE MODOS DE VIBRACION EN UNA VIGA

Secuencia: Ara crear la viga se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Alzado ya que se vera la pieza desde una vista frontal. Desues activaremos el icono Croquis para que se active la barra de herramientas. 1.- En primer lugar activar el icono Línea

y se trazara la siguiente figura, asi

como sus redondeos correspondientes realizándolos con el comando redonde

2.- A continuación se dara profundidad al perfil de la viga con ayuda del comando Extruir Saliente/Base, especificando la dirección y profundidad de 370 cm.

Seleccionamos

y nos quedara de la siguiente forma

3.- Una vez realizado esto guardaran los cambios realizados, con el nombre de Viga.sldprt y especificar la ubicación en el disco que s requiere. 4.- Para hacer la simulación tenemos que seleccionar el icono Productos office y activar la opción SolidWorks Simulation

Una vez activado nos quedara la barra de herramientas de simulacion

5.- ahora seleccionamos asesor de estudio, Nuevo estudio

Aparecera la siguiente ventana donde ingresaremos el nombre del estudio FRECUENCIA y seleccionamos el tipo de estudio como Estudio de frecuencia y seleccionamos

6.- seleccionamos Aplicar material en la barra de herramientas, y escogemos el Acero AISI 1020 de la siguiente ventana de Material:

Damos clic en el botón Aplicar después en Cerrar 7.- Lo siguiente es establecer las restricciones que comprenden el estudio, para ello seleccionamos Asesor de sujeciones, Geometria fija, para selecciona las caras “fijas”, o inmóviles de la viga, Para lograrlo deben escoger cada uno de los perfiles de la viga en la siguiente ventana:

8.-En seguida seleccionaremos Ejecutar, Crear malla, donde será necesario definir que tan gruesa o fina deseamos la malla, en esta caso le definiremos como Malla gruesa

A continuación se muestra la figura mallada

9.- Enseguida se dará clic en Ejecutar

10.-Para observar cada uno de los modos de vibración de la viga será necesario dar clic con el boron derecho del mouse en Resultados,Definir trazado de forma modal/desplazamiento…

Tenemos que definir las unidades del desplazamiento en cm y la Forma modal que sea la numero 1 luego damos clic en

A continuación se muestran cada uno de los cinco primeros modos de vibración de la viga, cabe resaltar que hay que cambiar la Forma modal para cada uno de los modos de vibración de la viga. La forma modal se cambia como se muestra a continuación dar clic con el boron derecho del mouse en Resultados,Definir trazado de forma modal/desplazamiento… Tenemos que definir las unidades del desplazamiento en cm y la Forma modal que sea la numero correspondiente

Forma modal 1

Forma modal 2

Forma modal 3

Forma modal 4

Forma modal 5

Practica 11 FORMULACION RESIDUAL

Considere una barra de sección transversal variable soportando una carga P, como lo muestra la figura. La barra esta fija en la parte superior y suporta una carga P en la parte inferior. Designemos el ancho de la barra en la parte superior w1, y en la parte inferior w2, el espesor por t, la longitud L y el modulo de elasticidad E. Determinar la deformación longitudinal de la barra. Datos. w1= 2in w2= 1in t= 0.125in L= 10in E= 10.4x106lb/in2 P= 1000lb

Solución: Ecuación diferencial

Condición de frontera u(0)=0 Suponer una solución aproximada. u(y)= c1y + c2y2 + c3y3 Sustituir la solución en la ecuación diferencial.

obtiene el residuo.(error)

96.15x10^-6

I) Método de colocación. En el método de colocación el error, es forzado a ser cero. R( c,y )y=L/3 =0

R( c,y )y=2L/3 =0

R( c,y )y=L =0 Se soluciono por medio de matrices c1=423.0776x10-6 c2=21.65x10-15 c3=1.153848x10-6 u(y)= 423.0776x10-6 y + 21.65x10-15 y2 + 1.153848x10-6 y3

2) Método de subdominio. En el método de subdominio, la integral de la función error sobre un intervalo seleccionado es forzada a ser cero.

Se soluciono pormedio de matrices c1=391.35088x10-6 c2=6.075x10-6 c3=809.61092x10-9 u(y)= 391.35088x10-6 y + 6.075x10-6 y2 + 809.61092x10-9 y3

Para tica # 12 FORMULACION RESIDUAL DE UNA VIGA CON CARGA DISTRIBUIDA LA DEFORMACION DE SIMPLE VIGA CON CARGA DISTRIBUIDA ACOPLADO NEDIANTE UN PASADOR LA ECUACION

( )

( )

Donde el momento interno (

( )

)

Deriva la ecuación exacta de la deflexión Suponga la solución aproximada la deflexión ( )

[( )

( )]

Datos L=20ft W=5kps/ft I=2700 in^4 E=26x10^6lb/in^2 Solución: Despejando M(X) ( )

( )

( )

( )

Derivando ( )

[( )

( )]

( )

(

)

Primera derivada

Segunda derivada ( ) ( ) =1/32=.0312C1 Sustituyendo M(X)= en la ecuación (

)

(

)

(

)

(

)

Despejando 2 (

)

(

)

(

)

Sustituyendo los valores (

)

(

)

a) Método de colocación error es forzado a ser cero ( ) (

)

=Ɍ ( (

) )

(

)

(

.c1*4.88x10^8=500

( ) U(y)=1.02*10^-7 X

b) método de sub dominio ∫ (

∫

)

Donde L=20ft ∫

[(

∫

]

)

[

]

Enterrando

Evaluando x=l/2

(

U(Y)=5.122*10^11 X

)

(

)

(

)

)

Problema de una Viga con carga distribuida Secuencia: Para crear la siguiente viaga se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Alzado ya que se verá la pieza desde una vista Frontal

Ahora activaremos el icono de Productos Office en el desplegar el icono que dice SolidWorks office, y seleccionar Solid Works Toolbox

Y la barra se mostrara de la siguiente manera

1.- Daremos clic al icono

y nos aparecerá esta ventana

Aquí escogeremos el tipo de viga, en este caso viga W, la cual será W24x104, ahora le daremos clic en crear y luego finalizado.

Esto nos creara el perfil de la viga el cual es el siguiente

2.- Ahora el perfil creado lo extruiremos con el comando Extruir saliente/base y especificaremos la profundidad de 20 ft (240in) ya hecho esto dar clic en

La viiga quedara asi

3.- Ya que esta creada la viga, se guardara el archivo para hacerle un estudio

4.- Para hacer el estudio vamos a abrir el asistente de simulación SimulationXpress Activando el icono de calcular en la barra aparece el icono del asistente

Y nos mostrara la siguiente ventana a la derecha de la pantalla esto nos permitirá asignarle las sujeciones, cargas, material, asi como ejecutar la simulación, ver los resultados y optimizarlos.

5.- Bueno daremos clic en

después en

Y en la ventana de la izquierda fijaremos las dos caras transversales

Y la viga queda asi

Ya hecho esto daremos clic en

6.- ahora aplicaremos una fuerza dando clic en

En esta ventana especificaremos una fuerza de 5kips/ft = 416.66lb

La fuerza se aplicara en la cara superior de la viga

Luego de esto dar clic en

7.- En este paso asignaremos el material a la viga el cual será acero AISI 1020 Esto se hace dando clic en

Y se abrirá le ventana de los materiales

Aquí escogeremos acero AISI 1020, las unidades en ingles, damos clic en aplicar y después cerrar

8..- Ahora ejecutamos la simulación dando clic en Y la viga aparecerá asi

Para ver todos los resultados, daremos doble clic en los resultados que aparecen el la parte izquierda de la pantalla

Von mises no da como resultado el siguiente

Y el desplazamiento es el siguiente

Para tica # 13 FORMULACION RESIDUAL DE UNA VIGA CALIBER

E=29x10^6lib I=2700 in^4 L=10in P=1500lb .y= deflexión en la dirección

El momento de flexionante en una sección y trasversal situada a una distancia x del extremo libre es M=-PX Solución aproximada Y(X)=c1x^2+c2X^3 Primera Derivando =2xc1+3x^2c2 Segunda derivada =2c1+6Xc2

Planteamiento de forma residual d y dx

=

X E

M(X)=-PX ( ) ( ) a)Método colocación Sustituyendo con límites (

) (

R(c.x)x=l/2

)

(

)

( ) 1.566*10^11c1+2.34*10^12c2=-7500 ecuacion 1

( ( (

( (

(

)

) (

(

) (

)

)

)

(

)

)

))

1.56610^11c1+7.027c2*10^12=-22500 ecuacion 2

C1=2.063x10^-10 C2=-3.2 x10^-9 U(Y)=2.063*10^-10(10)^2-3.2*10^-9(10)^3=3.179*10^-6

( (

)

)

Problema de una viga con carga no distribuida Secuencia: Para crear la siguiente viaga se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Alzado ya que se verá la pieza desde una vista Frontal 1.- se dibujara la siguiente geometría

2.- Ahora el perfil creado lo extruiremos con el comando Extruir saliente/base y especificaremos la profundidad de 10in ya hecho esto dar clic en

La pieza nos quedara de la siguiente forma

2.- trazamos un pequeño rectángulo de 2x0.2 in en la orilla de la viga en la cual se aplicara la carga de 1500lb este lo extruiremos a 0.01 in

3.- Guardamos la pieza para después hacerle el estudio

4.- Para hacer el estudio vamos a abrir el asistente de simulación SimulationXpress Activando el icono de calcular en la barra aparece el icono del asistente

Y nos mostrara la siguiente ventana a la derecha de la pantalla esto nos permitirá asignarle las sujeciones, cargas, material, asi como ejecutar la simulación, ver los resultados y optimizarlos.

5.- Bueno daremos clic en

después en

Especificando la cara frontal

6.- ahora aplicaremos una fuerza dando clic en

7.- En este paso asignaremos el material a la viga el cual será acero AISI 1020 Esto se hace dando clic en

Y se abrirá le ventana de los materiales

Aquí escogeremos acero AISI 1020, las unidades en ingles, damos clic en aplicar y después cerrar

8..- Ahora ejecutamos la simulación dando clic en Y la vigaa aparecerá asi

Para ver todos los resultados, daremos doble clic en los resultados que aparecen el la parte izquierda de la pantalla

Von mises no da como resultado el siguiente

Y el desplazamiento es el siguiente

Practica # 14

Datos del problema : L= 20 ft E=29 x10 ^6 lb/in ^2

{

{

Determine la temperatura de la aleta en X=15 ft a) Usando coordenadas globales

^-4in = =.000157-.00000315=.000153in

ASTA Secuencia: Para crear la siguiente asta se hará lo siguiente: abrir “Solid Works”, Nuevo, Pieza, dado que no se esta realizando un ensamblaje. Lo primero que se debe hacer es escoger el plano en el que se trabajara, este será por comodidad el plano Planta ya que se verá la pieza desde una vista suerior 1.-Se activara la barra de herramientas de croquis, Y con el icono de circulo trazaremos un circulo de radio 6 in en el plano y lo extruiremos con el comando

Especificando una profundidad de 120 in La figura quedara asi

2.- en la cara superior de esta figura trazaremos un circulo de radio 4in de la siguiente forma

Este circulo interior lo extruiremos a 60 in y la figura quedaría

3.- en la cara superior de la pieza trazaremos otro circulo de radio 2in y lo extruiremos a 60in Y la figura quedara asi

4.-ahora se seleccionara la cara inferior y se dara clic al icono de el cual nos permitirá hacer la pieza hueca, y en la ventana de vaciado especificar el espesor de 1 pulgada

Una vez hecho esto la cara superior queda tapada asi que trazaremos un circulo de 1in en la cara superior que servirá para hacer un corte i dejar la figura abierta, una vez

trazado el circulo damos clic en haga por todo

y en la ventana especificamos que el corte de

Y la fugura quedara hueca

Después de esto guardamos la pieza. Para poder hacer el estudio

5.- Para hacer el estudio vamos a abrir el asistente de simulación SimulationXpress Activando el icono de calcular en la barra aparece el icono del asistente

Y nos mostrara la siguiente ventana a la derecha de la pantalla esto nos permitirá asignarle las sujeciones, cargas, material, asi como ejecutar la simulación, ver los resultados y optimizarlos.

Bueno daremos clic en

después en

especificando que sea la cara inferior de la pieza

6.- ahora aplicaremos las fuerzas de la siguiente manera dando clic en agregando primero en la parte superior una fuerza de 100 lb, luego en la parte media superior una de 150 lb y por ultimo en la parte media inferior una de 200 lb

7.- En este paso asignaremos el material a la viga el cual será acero AISI 1020 Esto se hace dando clic en

Y se abrirá le ventana de los materiales

Aquí escogeremos acero AISI 1020, las unidades en ingles, damos clic en aplicar y después cerrar

8..- Ahora ejecutamos la simulación dando clic en Y el asta aparecerá asi

Para ver todos los resultados, daremos doble clic en los resultados que aparecen el la parte izquierda de la pantalla

Von mises no da como resultado el siguiente

Y el desplazamiento es el siguiente