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5/14/2018 Descargar Primer Capitulo - slidepdf.com

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Jose Antonio Vásquez Angulo

Análisis y diseñode piezas de máquinas con

CATIA V5



Introducción

El método de elementos finitos MEF o FEM, como se le conoce en inglés, se ha con-vertido en el método estándar más usado actualmente para la simulación numérica.Este procedimiento no se emplea sólo en las grandes empresas, como en la industriaautomovilística y la aeronáutica, sino que, cada vez más, también en las pequeñas ymedianas empresas, se utiliza este programa. Este método numérico es utilizado pararesolver mediante ecuaciones matriciales las diversas ecuaciones diferenciales que seplantean en las distintas estructuras.

Uno de los principales problemas en la aplicación del MEF es la considerable comple- jidad de los programas de cálculo. Estas aplicaciones son muy extensas e incluyensofisticados y complejos cálculos que sólo con una computadora central podrían lle-varse a cabo. El programa CATIA V5 hace posible que hoy en día se puedan realizarestos cómputos con un ordenador equipado con la tecnología capaz de soportar elsoftware, sin necesidad de invertir en otro tipo de equipos para poder ejecutarlo. Laversión 16 de CATIA V5 posee la tecnología que hace posible el cómputo con estemétodo numérico y que, a su vez, sea posible instalarse y ejecutarse en un ordenadorcon la tecnología estándar del mercado de la industria del PC. Esto se reduce, prácti-camente, al ordenador más barato que tenemos hoy en día.

CATIA V5 es uno de los mejores programas de diseño grafico en 3D y uno de los prin-cipales en el análisis en CAX-System. Este programa proporciona al diseñador demáquinas un ambiente de trabajo y una serie de tareas prácticas de cálculo, de mane-

ra rápida y eficiente de solucionar, que le permite incursionar en las diversas platafor-mas de diseño.

El objetivo de este libro es proporcionar a todos los diseñadores que trabajan conCATIA V5, la posibilidad de analizar, simular y calcular piezas de maquinaria engeneral GPS (Generative Part Structural Analysis) y grupos de piezas (montajes) GAS(Generative Assembly Structural Analysis), por el método de elementos finitos MEF.

El libro lleva al lector a la aplicación del método de elementos finitos con CATIA V5,sin conocimientos previos en el ámbito del mismo. Sin embargo, son indispensableslos conocimientos básicos del diseño de máquinas para comprender los criteriosempleados y suministrados por el programa, y de esta manera sacar el mejor prove-

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CATIA V5

cho y una correcta aplicación de las herramientas empleadas en el ambiente de trabajo del programa, que aclararemos en el transcurso del libro. Dichos conocimientosson impartidos en las universidades y escuelas técnicas en las asignaturas: Estática,dinámica, mecánica de fluidos, mecánica de sólidos, transmisión de calor, electromag-

netismo y otros.

Además de la aclarar el empleo de las diferentes herramientas del entorno de CATIAV5, también realizaremos en el libro diversos ejemplos de diferentes grados de com-plejidad. Con los que podremos trabajar también, directamente en nuestro ordenador, bajando los archivos de Internet.

Website del libro

Los archivos .CATParts y .CATProducts podemos encontrarlos y bajarlos de la pági-na de Internet: www.marcombo.com



Capítulo 1

Inicio con CATIA

Para iniciar CATIA, se hace doble clic en CATIA V5R16 y al cabo de unos segundos,se inicia el programa. El programa se sitúa por defecto en el módulo Product.

El programa consta de distintos módulos que podemos elegir haciendo clic en el me-nú Start. Éste nos muestra un listado de todos los módulos disponibles, dependiendode la licencia de CATIA que tengamos instalada. Para poder elegir el módulo en que

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queremos comenzar a trabajar, hacemos clic sobre el símbolo deseado. En la opciónStart/Mechanical Design, encontramos los módulos empleados para modelar en 3D.

Para el análisis por el método de elementos finitos, seleccionamos la opción Start/

Analysis & Simulation. Aquí encontramos los módulos; Tolerance Analysis of Deformable Assembly, Advanced Meshing Tools y Generative Structural Analysis. Estos son los módu-los con los que trabajaremos y que serán utilizados a lo largo del libro.

1.1 Ventana de bienvenidaCATIA V5 ofrece la posibilidad de utilizar un cuadro de bienvenida, donde se puedenencontrar de forma rápida los módulos más comunes, o los más utilizados por elusuario.

Este cuadro de bienvenida se puede personalizar haciendo clic en la Barra de menús;Tools\Customize.

Una vez abierta la ventana Customize, nos situamos en la pestaña Start Menu. En ella,observamos dos casillas, una a la izquierda ( Available), y otra a la derecha (Favorites).

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CATIA V5



De la casilla Available podemos seleccionar los módulos que queremos visualizar en laventana de bienvenida. Estos módulos se transportan uno a uno a la casilla Favoritescon la ayuda de la flecha superior que aparece en medio de las dos casillas (indicahacia la derecha). Del mismo modo, los módulos pueden ser eliminados de Favorites ,

utilizando para ello la flecha inferior que aparece en medio de las dos casillas (indicahacia la izquierda). Ejemplo: queremos añadir el módulo Generative Structural Analysisa nuestra ventana de bienvenida: seleccionamos Generative Structural Analysis en lalista de la casilla Available; hacemos clic en la flecha superior y, dicho módulo, se situa-rá automáticamente en Favorites; luego, hacemos clic en Close para que se apliquen loscambios a nuestra ventana de bienvenida. Dicha ventana aparecerá siempre que ini-ciemos el programa CATIA. También, de forma directa, los módulos que selecciona-mos para nuestra ventana de bienvenida aparecerán haciendo clic en Startde la Barra de menús y en la esquina superior derecha de la Barra de herra-

mientas derecha (pág. X). El símbolo que encontraremos es el que tenemosaquí en la figura de la derecha.

Dejamos como inquietud para el usuario, terminar de personalizar el cuadro de bien-venida con los módulos que crea conveniente y teniendo en cuenta que siempre pode-mos personalizar esta ventana cuantas veces queramos.

1.2 Entorno de CATIA Ahora definiremos brevemente el entorno de CATIA V5R16. Este entorno está consti-tuido por los siguientes elementos:

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Inicio con CATIA



De la casilla Available podemos seleccionar los módulos que queremos visualizar en laventana de bienvenida. Estos módulos se transportan uno a uno a la casilla Favoritescon la ayuda de la flecha superior que aparece en medio de las dos casillas (indicahacia la derecha). Del mismo modo, los módulos pueden ser eliminados de Favorites ,

utilizando para ello la flecha inferior que aparece en medio de las dos casillas (indicahacia la izquierda). Ejemplo: queremos añadir el módulo Generative Structural Analysisa nuestra ventana de bienvenida: seleccionamos Generative Structural Analysis en lalista de la casilla Available; hacemos clic en la flecha superior y, dicho módulo, se situa-rá automáticamente en Favorites; luego, hacemos clic en Close para que se apliquen loscambios a nuestra ventana de bienvenida. Dicha ventana aparecerá siempre que ini-ciemos el programa CATIA. También, de forma directa, los módulos que selecciona-mos para nuestra ventana de bienvenida aparecerán haciendo clic en Startde la Barra de menús y en la esquina superior derecha de la Barra de herra-

mientas derecha (pág. X). El símbolo que encontraremos es el que tenemosaquí en la figura de la derecha.

Dejamos como inquietud para el usuario, terminar de personalizar el cuadro de bien-venida con los módulos que crea conveniente y teniendo en cuenta que siempre pode-mos personalizar esta ventana cuantas veces queramos.

1.2 Entorno de CATIA

Ahora definiremos brevemente el entorno de CATIA V5R16. Este entorno está consti-tuido por los siguientes elementos:

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Inicio con CATIA



1.2.1 Barra de menúsEsta barra contiene el acceso a todos los comandos del programa.

1.2.2 ÁrbolÉste nos muestra la geometría de los elementos geométricos, elementos de referencia,operaciones, etc., contenidos en el documento.

1.2.3 Barra de herramientasEn ella se agrupan los comandos del programa en forma de barras gráficas. Todas las

barras de herramientas se pueden activar o desactivar haciendo clic en el Menú View \Toolbars.

Barra Standard: Contiene las herramientas básicas más comunes.

1.2.4 PlanosSon los que permiten la orientación de los elementos que modelemos. Representan las3 dimensiones: XY, YZ y ZX.

1.2.4 CompásPermite encuadrar y rotar el punto de vista de los elementos. Aparece por defecto,pero se puede desactivar o activar haciendo clic en View / Compass.

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CATIA V5



1.3 Visualización de elementosEn CATIA V5, los elementos dibujados se pueden visualizar de diversas formas: comovistas principales, desde diferentes ángulos, con cortes, con diferentes matices y som-

breados. También se pueden agrandar, disminuir, ocultar, etc.

Hay varias formas de visualizar los elementos dibujados. Una de ellas es gracias almenú View de la barra de menús. También se puede hacer directamente desde la

barra de herramientas en View / Toolbars / View.

Otra posibilidad es visualizar el elemento mediante la herramienta Render Style , una

vez que estemos escogiendo el material para nuestro diseño. Esta opción la encontra-mos en el menú View / Render Style o en la barra View.

Como ejemplo de la aplicación veremos en una pieza visualizada con la opción RenderStyle.

Shading Shading with Edges Shading with Edges

without Smooth Edges

Shading with Edges Wireframe Shading with Material

and Hidden Edges

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Inicio con CATIA

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