9786077075776

8
v PRÓLOGO ......................................................................................................................................... xiii PREFACIO .......................................................................................................................................... xiv AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................................... xvi SOBRE EL AUTOR ............................................................................................................................. xvii ACCESO A LOS FICHEROS CON LOS EJERCICIOS DEL LIBRO xviii 1. hp://www.vdssoluons.co.uk xviii 2. hp://vrblog.info xviii 3. hp://www.elsevierdirect.com/companions/9780123821027 xviii CAPÍTULO 1 EL ENTORNO DE SIMULACIÓN DINÁMICA ................................................................. 1 Introducción ....................................................................................................................................... 1 Teoría básica de la simulación ............................................................................................................ 2 Mecanismos en lazo abierto y en lazo cerrado .................................................................................. 2 Mecanismos redundantes .................................................................................................................. 3 Propiedades de contacto .................................................................................................................... 5 Restución...................................................................................................................................... 5 Rozamiento..................................................................................................................................... 5 El ujo de trabajo en simulación ........................................................................................................ 6 La interfaz de Simulaon .................................................................................................................... 9 Explorador de simulaciones ........................................................................................................... 9 Área gráca para la simulación dinámica ....................................................................................... 9 Panel de simulación dinámica ...................................................................................................... 10 Reproductor de simulaciones ....................................................................................................... 11 Conguración y ajustes de la simulación ...................................................................................... 12 Ajustes adicionales ....................................................................................................................... 13 Uniones ............................................................................................................................................ 13 Tipos de uniones .......................................................................................................................... 14 Uniones estándar ..................................................................................................................... 14 Uniones giratorias .................................................................................................................... 15 Uniones deslizantes .................................................................................................................. 16 Uniones de contacto 2D ........................................................................................................... 16 Uniones de fuerza..................................................................................................................... 16 Tabla de uniones – un resumen de las uniones empleadas a lo largo del libro............................ 17 Procedimiento para crear uniones ............................................................................................... 18 Ejemplo 1. Cuna de Newton – Agrupar componentes ............................................................. 18 Ejemplo 2. Mecanismo Whitworth de retorno rápido – Uniones automácas ....................... 27 Ejemplo 3. Mecanismo deslizante – Converr restricciones manualmente ............................ 32 Ejemplo 4. Mecanismo de levas – Crear uniones manualmente ............................................. 41 Uniones redundantes ................................................................................................................... 50 Resumen ................................................................................................................................... 61 Flujo de trabajo recomendado para evitar las uniones redundantes ........................................ 61 CONTENIDOS

Upload: anon763769249

Post on 26-Jan-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Indice libro

TRANSCRIPT

v

PRÓLOGO .........................................................................................................................................xiii

PREFACIO .......................................................................................................................................... xiv

AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................................... xvi

SOBRE EL AUTOR ............................................................................................................................. xvii

ACCESO A LOS FICHEROS CON LOS EJERCICIOS DEL LIBRO xviii1. h p://www.vdssolu! ons.co.uk xviii2. h p://vrblog.info xviii3. h p://www.elsevierdirect.com/companions/9780123821027 xviii

CAPÍTULO 1 EL ENTORNO DE SIMULACIÓN DINÁMICA ................................................................. 1

Introducción ....................................................................................................................................... 1

Teoría básica de la simulación ............................................................................................................ 2

Mecanismos en lazo abierto y en lazo cerrado .................................................................................. 2

Mecanismos redundantes .................................................................................................................. 3

Propiedades de contacto .................................................................................................................... 5

Res! tución ...................................................................................................................................... 5

Rozamiento ..................................................................................................................................... 5

El ß ujo de trabajo en simulación ........................................................................................................ 6

La interfaz de Simula! on .................................................................................................................... 9

Explorador de simulaciones ........................................................................................................... 9

Área gráÞ ca para la simulación dinámica ....................................................................................... 9

Panel de simulación dinámica ...................................................................................................... 10

Reproductor de simulaciones ....................................................................................................... 11

ConÞ guración y ajustes de la simulación ...................................................................................... 12

Ajustes adicionales ....................................................................................................................... 13

Uniones ............................................................................................................................................ 13

Tipos de uniones .......................................................................................................................... 14

Uniones estándar ..................................................................................................................... 14

Uniones giratorias .................................................................................................................... 15

Uniones deslizantes .................................................................................................................. 16

Uniones de contacto 2D ........................................................................................................... 16

Uniones de fuerza..................................................................................................................... 16

Tabla de uniones – un resumen de las uniones empleadas a lo largo del libro ............................ 17

Procedimiento para crear uniones ............................................................................................... 18

Ejemplo 1. Cuna de Newton – Agrupar componentes ............................................................. 18

Ejemplo 2. Mecanismo Whitworth de retorno rápido – Uniones automá! cas ....................... 27

Ejemplo 3. Mecanismo deslizante – Conver! r restricciones manualmente ............................ 32

Ejemplo 4. Mecanismo de levas – Crear uniones manualmente ............................................. 41

Uniones redundantes ................................................................................................................... 50

Resumen ................................................................................................................................... 61

Flujo de trabajo recomendado para evitar las uniones redundantes ........................................61

CONTENIDOS

vi

Restricciones del entorno ................................................................................................................. 62

GráÞ co de entrada ........................................................................................................................ 62

Par de torsión ............................................................................................................................... 64

Tabla con restricciones de entorno (EC) – Resumen de las restricciones de

entorno empleadas en el libro ..................................................................................................... 65

El proceso de creación de restricciones de entorno ..................................................................... 65

Ejemplo 5. La cuna de Newton – Posición inicial,

contacto y fuerzas externas ...................................................................................................... 65

Ejemplo 6. Diseño CAM – Movimiento impuesto mediante

el gráÞ co de entrada ................................................................................................................. 70

Ejemplo 7. Mecanismo Whitworth de retorno rápido – Par de torsión y

movimiento impuesto .............................................................................................................. 78

Análisis de resultados ....................................................................................................................... 83

GráÞ co de salida ........................................................................................................................... 84

Restricciones de entorno del gráÞ co de salida – Resumen de las

herramientas u! lizadas en el libro ............................................................................................... 85

Procedimiento para el empleo de las herramientas especializadas

en el gráÞ co de salida ................................................................................................................... 85

Ejemplo 8. Diseño CAM – Trazo de salida ................................................................................ 86

Ejemplo 9. Bola y escaleras – Eventos precisos ........................................................................ 93

CAPÍTULO 2 PROBLEMA DE DISEÑO 1 " EVALUAR UN MOTOR ................................................... 97

Uniones ilustradas con este problema de diseño ............................................................................. 97

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................... 97

Introducción ..................................................................................................................................... 97

El ß ujo de trabajo en el problema 1 ................................................................................................. 98

Uniones ........................................................................................................................................ 99

Conversión automá! ca de uniones estándar y giratorias ........................................................ 99

Crear uniones giratorias manualmente .................................................................................. 102

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 106

Análisis de resultados ................................................................................................................. 108

CAPÍTULO 3 PROBLEMA DE DISEÑO 2 " EVALUAR UN GATO MECÁNICO .................................. 109

Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 109

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 109

Introducción ................................................................................................................................... 109

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 2 ............................................................................... 112

Agrupar/soldar ........................................................................................................................... 112

Uniones ...................................................................................................................................... 115

Conver! r manualmente las restricciones en uniones estándar ............................................. 115

Crear manualmente uniones no estándar .............................................................................. 117

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 120

Análisis de resultados ................................................................................................................. 121

CONTENIDOS

vii

CONTENIDOS

CAPÍTULO 4 PROBLEMA DE DISEÑO 3 " EVALUAR MÚLTIPLES GATOS O ACTUADORES ............ 125

Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 125

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos con

este problema de diseño ................................................................................................................ 125

Introducción ................................................................................................................................... 125

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 3 ............................................................................... 127

Agrupar/soldar ............................................................................................................................127

Reestructurar los componentes en subensamblados .................................................................128

Uniones ...................................................................................................................................... 130

Conver! r automá! camente las restricciones en uniones estándar ....................................... 134

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 146

Aplicar movimientos impuestos – GráÞ co de entrada ........................................................... 153

Aplicar la fuerza de gravedad ................................................................................................. 155

Análisis de resultados ................................................................................................................. 155

CAPÍTULO 5 PROBLEMA DE DISEÑO 4 " AJUSTES AVANZADOS DE SIMULACIÓN ...................... 161

Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 161

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 161

Introducción ................................................................................................................................... 161

El ß ujo de trabajo en el problema 4 ............................................................................................... 163

Uniones ...................................................................................................................................... 164

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 167

Análisis de resultados ................................................................................................................. 169

CAPÍTULO 6 PROBLEMA DE DISEÑO 5 " EVALUAR UN RESORTE ............................................... 179

Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 179

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos

con este problema de diseño ......................................................................................................... 179

Introducción ................................................................................................................................... 179

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 5 ............................................................................... 181

Agrupar/soldar ........................................................................................................................... 181

Uniones ...................................................................................................................................... 182

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 182

DeÞ nir el desplazamiento horizontal de la punta ................................................................... 185

DeÞ nir la fuerza como función del desplazamiento horizontal de la punta ........................... 186

Análisis de resultados ................................................................................................................. 190

Determinar el tamaño del resorte .......................................................................................... 190

Crear el resorte ....................................................................................................................... 196

Determinar la fuerza y la altura máximas en la punta del roturador ..................................... 199

CAPÍTULO 7 PROBLEMA DE DISEÑO 6 " EVALUAR UN RESORTE ............................................... 203

Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 203

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 203

Introducción ................................................................................................................................... 203

Asunciones/restricciones ........................................................................................................... 204

viii

CONTENIDOS

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 6 ............................................................................... 205

Uniones ...................................................................................................................................... 205

Conver! r automá! camente las restricciones en uniones estándar ....................................... 206

Crear manualmente uniones no estándar .............................................................................. 208

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 209

Análisis de resultados ................................................................................................................. 210

Determinar la fuerza centrífuga máxima del rotor ................................................................. 214

Calcular el tamaño del resorte .................................................................................. 216

CAPÍTULO 8 PROBLEMA DE DISEÑO 7 " SIMULAR UNA CADENA CON ENGRANAJES ............... 217

Uniones ilustradas con este problema de diseño ............................................................................217

Caracterís! cas y ß ujos de trabajo básicos introducidos

con este problema de diseño ......................................................................................................... 217

Introducción ................................................................................................................................... 217

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 7

Etapa 1 – Concebir un proceso para simular un mecanismo

con cadena y engranajes ............................................................................................................ 219

Etapa 2 – Simular el mecanismo con cadena y engranajes ........................................................ 226

Uniones ...................................................................................................................................... 227

Restricciones de entorno ............................................................................................................ 230

Análisis de resultados ................................................................................................................. 231

Etapa 3 – Simular el mecanismo con cadena y engranajes, al completo ................................... 234

CAPÍTULO 9 ENTORNO PARA ANÁLISIS DE TENSIÓN ................................................................. 235

Método de los elementos Þ nitos – Introducción ........................................................................... 235

Tipos de elementos MEF ................................................................................................................ 236

Procedimientos para mejorar los resultados del MEF .................................................................... 237

Convergencia HP......................................................................................................................... 237

Análisis lineal y no lineal ................................................................................................................. 238

Análisis lineal .............................................................................................................................. 238

Análisis no lineal ......................................................................................................................... 239

Análisis está! co – Introducción ...................................................................................................... 240

Singularidades de tensión .......................................................................................................... 241

Análisis modal – Introducción ........................................................................................................ 243

Frecuencias naturales – Teoría básica ........................................................................................ 245

Modos precargados .................................................................................................................... 246

Flujo de trabajo para el análisis de tensiones................................................................................. 247

Interfaz de usuario para el análisis de tensiones ............................................................................ 247

Explorador Stress Analysis para el análisis de tensiones ............................................................ 248

Ventana gráÞ ca Stress Analysis para el análisis de tensiones ..................................................... 248

Panel Stress Analysis .................................................................................................................. 248

La Þ cha Administrar (Manage) ....................................................................................................... 249

Crear simulación ......................................................................................................................... 249

Análisis está! co ...................................................................................................................... 250

Análisis modal ........................................................................................................................ 251

ix

CONTENIDOS

Contactos ................................................................................................................................ 252

Tabla paramétrica ....................................................................................................................... 253

La Þ cha Material ............................................................................................................................. 255

La Þ cha Restricciones (Constraints) ................................................................................................ 256

Restricciones Þ jas ....................................................................................................................... 256

Restricciones Pin (de pasador) ................................................................................................... 256

Restricciones sin fricción ............................................................................................................ 257

La Þ cha Cargas (Loads) ................................................................................................................... 257

Cargas generales ......................................................................................................................... 257

Cargas de cara ............................................................................................................................ 258

Cargas de cuerpo ........................................................................................................................ 258

La Þ cha Contactos (Contacts) ..........................................................................................................259

Tipos de contactos ...................................................................................................................... 259

El proceso de creación de contactos .......................................................................................... 260

La Þ cha Preparar (Prepare) ............................................................................................................. 261

ReÞ nar la malla manualmente ................................................................................................... 261

Ejemplo 1 – ConÞ guración de malla (Mesh Se# ngs) ............................................................. 262

ReÞ nar la malla automá! camente (o convergencia automá! ca) ............................................... 265

Ejemplo 2 – ConÞ guración de convergencia ........................................................................... 265

Convergencia manual ................................................................................................................. 267

La Þ cha Resultado (Result) ............................................................................................................. 268

Animar ........................................................................................................................................ 269

Sonda (Probe) ............................................................................................................................. 269

GráÞ co de convergencia (Convergence Plot) .............................................................................. 270

La Þ cha Mostrar (Display) ............................................................................................................... 270

Igual escala ................................................................................................................................. 271

Barra de colores.......................................................................................................................... 271

Iden! Þ cadores de sonda ............................................................................................................ 271

Mostrar valores máximos y mínimos.......................................................................................... 272

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 272

Visualizar resultados con transiciones de color suaves .............................................................. 272

Ajustar visualización de desplazamiento .................................................................................... 273

La Þ cha Informe (Report) ............................................................................................................... 273

La Þ cha Guía (Guide) ...................................................................................................................... 274

La Þ cha ConÞ guración de análisis de tensión (Stress Analysis Se# ngs) ......................................... 275

CAPÍTULO 10 PROBLEMA DE DISEÑO 8 " ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA

DE CARGAS EN MOVIMIENTO ............................................................................. 277

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 277

Introducción ................................................................................................................................... 277

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 8 ............................................................................... 278

Representación ideal .................................................................................................................. 278

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 279

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 283

Op! mización .............................................................................................................................. 285

x

CONTENIDOS

CAPÍTULO 11 PROBLEMA DE DISEÑO 9 " TRANSFERENCIA DE CARGAS

CON MOVIMIENTO MÚLTIPLE .............................................................................. 287

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 287

Introducción ................................................................................................................................... 287

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 9 ............................................................................... 288

Representación ideal .................................................................................................................. 288

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 289

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 294

CAPÍTULO 12 PROBLEMA DE DISEÑO 10 " ANÁLISIS DE SIMETRÍA CÍCLICA .............................. 299

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 299

Introducción ................................................................................................................................... 299

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 10 ............................................................................. 300

Representación ideal ....................................................................................................... 301

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 303

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 305

Op! mización .............................................................................................................................. 312

CAPÍTULO 13 PROBLEMA DE DISEÑO 11 " ANÁLISIS DE SOLDADURA ....................................... 317

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 317

Introducción ................................................................................................................................... 317

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 11 ............................................................................. 318

Representación ideal .................................................................................................................. 319

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 320

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 325

CAPÍTULO 14 PROBLEMA DE DISEÑO 12 " ANÁLISIS DE ENSAMBLAJE

CON SOLDADURA INTEGRAL ............................................................................... 333

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 333

Introducción ................................................................................................................................... 333

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 12 ............................................................................. 334

Primera parte – Diseño del chasis con soldaduras

y radios de esquina para tubo estructural RHS .............................................................................. 335

Representación ideal .................................................................................................................. 335

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 336

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 341

Segunda parte – Diseño del chasis sin soldaduras

ni radios de esquina para tubo estructural RHS ............................................................................. 347

Representación ideal .................................................................................................................. 347

Reiniciar el análisis y analizar ..................................................................................................... 349

Op! mización .............................................................................................................................. 351

CAPÍTULO 15 PROBLEMA DE DISEÑO 13 " OPTIMIZACIÓN DEL ENSAMBLAJE .......................... 353

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 353

Introducción ................................................................................................................................... 353

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 13 ............................................................................. 355

xi

CONTENIDOS

Representación ideal .................................................................................................................. 355

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 358

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 363

Op! mización .............................................................................................................................. 368

CAPÍTULO 16 PROBLEMA DE DISEÑO 14 " ANÁLISIS MODAL .................................................... 373

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 373

Introducción ................................................................................................................................... 373

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 14 ............................................................................. 374

Representación ideal .................................................................................................................. 375

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 375

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 377

Op! mización .............................................................................................................................. 380

CAPÍTULO 17 EL ENTORNO DEL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS ..................................................... 383

Introducción al análisis de estructuras ........................................................................................... 383

Flujo de trabajo para el análisis de estructuras ...............................................................................384

Interfaz de usuario para el análisis de estructuras ......................................................................... 385

El explorador para el análisis de estructuras .............................................................................. 385

Ventana gráÞ ca del entorno de análisis de estructuras .............................................................. 385

Barra de opciones del entorno de análisis de estructuras ......................................................... 386

La Þ cha Administrar (Manage) ....................................................................................................... 387

Crear una simulación .................................................................................................................. 387

La Þ cha Vigas (Beams) .................................................................................................................... 388

Actualizar .................................................................................................................................... 388

Propiedades ................................................................................................................................ 388

Material ...................................................................................................................................... 389

La Þ cha Restricciones (Constraints) ................................................................................................ 389

Restricciones Þ jas ....................................................................................................................... 389

Restricciones Þ jadas ................................................................................................................... 390

Restricción ß otante .................................................................................................................... 390

Restricción personalizada ........................................................................................................... 391

La Þ cha Cargas (Loads) ................................................................................................................... 392

Fuerza ......................................................................................................................................... 392

Carga con! nua ............................................................................................................................ 393

Momento .................................................................................................................................... 394

Momento (general) .................................................................................................................... 394

Momento ß ector ........................................................................................................................ 394

Momento axial ........................................................................................................................... 395

Ejemplo 1 – Resultados de un modelo de voladizo comparados

con los obtenidos mediante cálculos manuales ..................................................................... 395

Ejemplo 2 – Viga con soportes sencillos creada

con restricciones personalizadas ............................................................................................ 396

La Þ cha Conexiones (Connec! ons) ................................................................................................. 398

Liberar (Release) ......................................................................................................................... 398

Ejemplo 3 – Liberar momentos en una estructura mediante liberar ..................................... 399

xii

CONTENIDOS

Nodo personalizado ................................................................................................................... 399

Vínculo rígido ............................................................................................................................. 400

Ejemplo 4 – Estructura sencilla con vigas conectadas

mediante vínculos rígidos ....................................................................................................... 401

La Þ cha Resultado (Result) ............................................................................................................. 403

Detalle de viga ............................................................................................................................ 403

Animar ........................................................................................................................................ 404

Diagrama .................................................................................................................................... 404

La Þ cha Mostrar (Display) ............................................................................................................... 406

Barra de colores.......................................................................................................................... 406

Iden! Þ cadores de vigas y nodos ................................................................................................ 406

Visualizar resultados con transiciones de color suaves .............................................................. 407

Ajustar visualización de desplazamiento .................................................................................... 407

Valores máximos y mínimos ....................................................................................................... 407

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 408

Sistemas locales .......................................................................................................................... 408

Valores de las cargas ................................................................................................................... 408

La Þ cha Publicar (Publish)............................................................................................................... 409

Informe ....................................................................................................................................... 409

Exportar ...................................................................................................................................... 410

La Þ cha ConÞ guración de análisis de estructura (Frame Analysis Se# ngs) ................................... 411

CAPÍTULO 18 PROBLEMA DE DISEÑO 15 " ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS

MEDIANTE CONTENT CENTER STRUCTURES ....................................................... 413

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 413

Introducción ................................................................................................................................... 413

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 15 ............................................................................. 415

Representación ideal .................................................................................................................. 415

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 416

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 419

Op! mización .............................................................................................................................. 421

CAPÍTULO 19 PROBLEMA DE DISEÑO 16 " ANÁLIZAR ESTRUCTURAS MEDIANTE

FRAME GENERATOR STRUCTURES ....................................................................... 425

Caracterís! cas básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 425

Introducción ................................................................................................................................... 425

El ß ujo de trabajo en el problema de diseño 16 ............................................................................. 427

Representación ideal .................................................................................................................. 427

Condiciones del contorno ........................................................................................................... 428

Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 432

ÍNDICE............................................................................................................................................. 437