ingeniería asistida por computadora

MTMTMTMT----SUPSUPSUPSUP----XXXXXXXXXXXX REV00REV00REV00REV00

FFFF----RPRPRPRP----CUPCUPCUPCUP----17/REV:0017/REV:0017/REV:0017/REV:00

MMMMMMMMAAAAAAAANNNNNNNNUUUUUUUUAAAAAAAALLLLLLLL DDDDDDDDEEEEEEEE LLLLLLLLAAAAAAAA AAAAAAAASSSSSSSSIIIIIIIIGGGGGGGGNNNNNNNNAAAAAAAATTTTTTTTUUUUUUUURRRRRRRRAAAAAAAA

SISTEMAS CAE

INGENIERA MECATRNICA

1 DIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIO

Secretario de Educacin PblicaSecretario de Educacin PblicaSecretario de Educacin PblicaSecretario de Educacin Pblica

Dr. Reyes Tamz Guerra Subsecretario de Educacin Superior Dr. Julio Rubio Oca Coordinador de Universidades Politcnicas

Dr. Enrique Fernndez Fassnacht

2 PAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGAL

Horacio Len Camacho (Universidad Politcnica Valle de Mxico) Primera Edicin: 2006 DR 2005 Secretara de Educacin Pblica Mxico, D.F. ISBN-----------------

3 NDICENDICENDICENDICE

NDICENDICENDICENDICE................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 3333 INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN .................................................................................................................................................................................................................................................................................... 4444 FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA ........................................................................................................................................................................................................................................................................................ 5555 IDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE ................................ 7777 PLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJE .................................................................................................................................................................... 9999 INSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACIN .................................................................................................................................................... 12121212 GLOSARIOGLOSARIOGLOSARIOGLOSARIO ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 23232323 BIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFA .................................................................................................................................................................................................................................................................................... 24242424

4

INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN

Este manual sirve al profesor para identificar los objetivos, los contenidos y la programacin de unidades de aprendizaje, correspondientes a la asignatura: Ingeniera Asistida por Computadora (CAE). El manual detalla las habilidades y valores que desarrolla el estudiante al cumplir con cada objetivo, tambin da algunas directrices en cuanto a los instrumentos didcticos y de evaluacin que podran aplicarse durante el curso.

Parte integradora de la formacin de un Ingeniero Mecatrnico es el conocimiento del anlisis estructural de objetos mediante herramientas poderosas de computo. Por tal razn se imparte la asignatura de Ingeniera Asistida por Computadora, y en la cul el alumno debe contar con un slido conocimiento de matemticas avanzadas, como son las Ecuaciones Diferenciales, Clculo Vectorial, Algebra Lineal, Mtodos Numricos, y Diseo Mecnico.

Dentro del CAE, existe una metodologa muy importante denominada MEF (Mtodo de Elementos Finitos). Est metodologa ha sido generalizada hasta constituir un potente mtodo de clculo numrico, capaz de resolver cualquier problema de fsica formulable como un sistema de ecuaciones, abarcando los problemas de la resistencia de materiales, mecnica de fluidos, transferencia de calor, magnetismo, etc,.

El MEF, en su generalidad consiste en analizar slidos sometidos a esfuerzos y deformaciones en tres dimensiones, (x, y, z), considerando a los materiales como dctiles o frgiles, y llevando el anlisis hasta la obtencin de los criterios de falla, para posteriormente hacer recomendaciones respecto a la optimizacin de materiales, formas, estructura, dimensiones, peso, y cargas a las que esta siendo sometido el elemento.

Esto obviamente surge con base en la necesidad de disear productos a un costo competitivo, disear productos seguros, as como manufacturar productos al primer intento.

La solucin de problemas fsicos y matemticos en tres dimensiones a mano, genera un anlisis gigantesco, y provoca errores debido a la complejidad de los clculos, por tal razn es necesario que el MEF, sea asistido con software que auxilie a realizar la simulacin numrica del comportamiento mecnico de los elementos en estudio, como ejemplo: El anlisis de impacto en la puerta de un vehiculo, el anlisis de las fuerzas a las que est sometido el ala de un avin, el diseo de un envase de plstico, el diseo de piezas de mquinas, el anlisis de flujo de un fluido en una tubera etc,.

Mencionado lo anterior se plantea que el objetivo de la asignatura es:

Desarrollar en el alumno la capacidad de modelar y simular el diseo de elementos mecnicos, que bajo un comportamiento de esfuerzos y deformaciones, muestran resistencia a travs de los diferentes materiales, restricciones y condiciones externas. As, el alumno de Ingeniera Mecatrnica ser capaz de interpretar los datos numricos, resultado del proceso de modelacin y simulacin, y permitir que proponga alternativas de solucin que conduzcan hacia la optimizacin del modelo analizado, por lo cul el alumno ser competente en la Ingeniera asistida por computadora de elementos mecnicos bsicos.

Para llevar al alumno hacia el cumplimiento de los objetivos de aprendizaje se han distribuido las unidades de aprendizaje en: Introduccin al Mtodo del elemento finito, Anlisis por Elementos Finitos en 2d y 3d, Anlisis Esttico por MEF asistido por Computadora, y aplicaciones del CAE en ensambles y fluidos.

Esta asignatura apoya al alumno en su formacin acadmica para que pueda desarrollar sus conocimientos de integracin, mecnico-electrnicos en asignaturas consecuentes como, Diseo Mecatrnico I, y Diseo Mecatrnico II.

5FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA

Nombre: Ingeniera Asistida por Computadora

Clave:

Justificacin:

Con el uso de paquetes de cmputo de ingeniera asistida por computadora (CAE) se pueden realizar diversos anlisis de un sistema antes de construir el primer prototipo, lo que permite costos bajos y un diseo ms eficiente del sistema. Adems, el alumno adquiere las bases del mtodo de elemento finito (FEM) el cual se utiliza para el modelado y simulacin de sistemas complejos de una manera sencilla y confiable. Esta asignatura contribuye de manera directa a las competencias de: Anlisis de Elementos Mecnicos en Condiciones Estticas y Dinmicas, y Diseo de Elementos Mecnicos que Integran Equipos Mecatrnicos.

Objetivo: Desarrollar la capacidad en el alumno para evaluar la funcionalidad de diseos mecnicos y analizar los esfuerzos y deformaciones de sistemas mecnicos en movimiento mediante el modelado y simulacin en una herramienta de cmputo.

Pre requisitos:

Dibujo de Ingeniera Clculo Vectorial y Variable compleja Anlisis Dinmico Ecuaciones Diferenciales Mtodos Numricos Diseo Mecnico Mecnica de Fluidos

Capacidades

Identificar el entorno de aplicacin del MEF y explicar su interpretacin fsica en una dimensin. Explicar la interpretacin fsica del MEF en dos y tres dimensiones. Simular mediante CAE el comportamiento de elementos de mquinas sujetos a cargas Simular mediante CAE el comportamiento de ensambles y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o presiones

Estimacin de tiempo (horas) necesario para transmitir el aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:

UNIDADES DE APRENDIZAJE

TEORA PRCTICA

presencial No

presencial

presencial No

presencial 1.- Introduccin al Mtodo del Elemento Finito

13 0 0 0

2.-Anlisis por Elementos Finitos en 2d y 3d

26 0 0 0

3.- Anlisis Esttico por MEF asistido por computadora

0 0 24 0

4.- Aplicaciones del CAE en ensambles con movimiento y Fluidos

6 0 21 0

45 0 45 0 Total de horas por cuatrimestre 90 Total de horas por semana: 6

FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA

6Bibliografa:

1.- FENNER, Roger, Finite Element Methods for Engineers, Imperial College Press, 1997

2.-BUCHANAN, George, Finite Element Analysis, Schaum`s Outlines, McGraw Hill

3.- ADAMS, Vince, Building Better Products with Finite Element Analysis, Onword Press

4.- COOK, Robert, Finite Element Modelling for Stress Analysis, John Wiley

5.- CHANDRUPATLA, Tirupathi, Elemento Finito en Ingeniera, Pearson

6.- BICKFORD, William, A First Course in the Finite Element,

7.- BURDEN, Anlisis Numrico, Grupo Editorial Iberoamericana

8.- STEWART, James, Clculo, conceptos y contexto, Thomson Editores

9.- ZILL, Dennos, Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones, Editorial Mc Graw Hill, 2002

10.- STREETER, Victor, Mecnica de los Fludos, Editorial Mc Graw Hill

11.- Manual para el alumno, SolidWorks 2006

12.- Manual para el alumno, CosmosWorks 2006

13.- www.femur.wpi.edu

14.- www.cosmosm.com

15.- www.algor.com

16.- www.colorado.edu/mbs

17.- www.msc.com

18.- www.marc.com

19.- www.hks.com

20.- ansys.com

7

IDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Unidades de Aprendizaje

Resultados de Aprendizaje

Criterios de Desempeo

El alumno ser competente cuando:

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)

Horas Totales

1.-Introduccin al Mtodo del Elemento Finito (MEF)

El alumno identificar el entorno de aplicacin del MEF y explicar su interpretacin fsica en una dimensin

Describa la Importancia del MEF

EC. Identifica los orgenes del MEF, Explica la clasificacin de la mecnica computacional y su interpretacin fsica

3

Identifique las Ecuaciones bsicas para el anlisis MEF

EC. Explica las ecuaciones de esfuerzo- deformacin en 3d. Describe el mtodo de Raleigh- Ritz y el mtodo de Galerkin

4

Identifique la terminologa bsica para el anlisis MEF en una dimensin

EC. Explica la construccin del MEF Unidimensional, las coordenadas y funciones de forma, el ensamble de la matriz de rigidez, y las condiciones de frontera

6

2.- Anlisis por Elementos Finitos en 2d y 3d

El alumno explicar la interpretacin fsica del MEF en dos dimensiones y Tres dimensiones

Analiza elementos bidimensionales (Armaduras) mediante MEF

EC. Formula la estructura de la armadura, identifica nmero de elementos, nmero de nodos, determina la matriz de rigidez de cada elemento de la armadura, ensambla la matriz de rigidez, encuentra los desplazamientos nodales, y calcula los esfuerzos y fuerzas de reaccin.

5

Analiza elementos bidimensionales mediante formas triangulares en 2d

EC. Explica los elementos Isoparametricos Triangulares en 2d, Obtiene la matriz de deformacin unitaria-desplazamientos, Obtiene la matriz de rigidez, obtiene el vector de desplazamientos global

5

Analiza elementos Isoparamtricos bidimensionales de orden superior

EC. Explica las funciones de forma para cuadrilteros de 4 nodos, 9 nodos, Obtiene la matriz de rgidez del elemento, la matriz de deformacin unitaria, los vectores de fuerza, y los vectores de esfuerzo.

5

IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

8Unidades de Aprendizaje


Criterios de Desempeo

El alumno ser competente cuando:

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)

Horas Totales

Analiza elementos tridimensionales mediante MEF

EC. Formula las ecuaciones de rigidez del elemento slido, as como los desplazamientos nodales en 3d

11

3.- Anlisis Esttico por MEF asistido por computadora

El alumno simula mediante software CAE, el comportamiento de elementos de mquinas sujetos a cargas y restricciones

Realiza la simulacin de un elemento mecnico mediante software CAE

EC. Explica el ambiente MEF asistido por computadora Describe los comandos de software CAE, Crea el Modelo a analizar

5

EC. Selecciona los materiales, Identifica las restricciones, Selecciona las cargas, Selecciona el Mallado

10

EP. Ejecuta el anlisis, Explica las tensiones, desplazamientos, deformaciones unitarias, y factores de seguridad

5

EC. Evala los resultados del diseo y propone alternativas de mejora

4

4.- Aplicaciones del CAE en ensambles con movimiento y Fluidos

El alumno simula mediante CAE el comportamiento de ensambles con movimiento y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o presiones

Realiza la simulacin de dos o ms elementos mecnicos mediante software CAE, con aplicaciones de Anlisis de Ensambles y de Fluidos

EC. Realiza la modelacin MEF para componentes de Mquinas ensambladas y que tienen movimiento.

15

EC. Realiza el anlisis MEF para fluidos en tuberas o recipientes sujetos a presin y perdidas por friccin

12

9

PLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJE


Criterios de Desempeo (El alumno es

competente cuando)

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)

Instrumento de evaluacin

Tcnicas de aprendizaje

Espacio educativo Total de horas Teora Prctica

Aula Lab. otro HP HNP Hp HNP

El alumno identificar el entorno de

aplicacin del MEF y explicar su

interpretacin fsica en una dimensin

Describa la Importancia del MEF

EC. Identifica los orgenes del MEF, Explica la clasificacin de la mecnica computacional y su interpretacin fsica

Cuestionario (SCAE0101-01)

Exposicin del Profesor

X

3 0 0 0

Identifique las ecuaciones bsicas para el anlisis MEF

EC.Explica las ecuaciones de esfuerzo- deformacin en 3d. Describe el mtodo de Raleigh- Ritz y de Galerkin



4 0 0 0

Identifique la terminologa bsica para el anlisis MEF en una dimensin

EC. Explica la construccin del MEF 1d, las funciones de forma, el ensamble de la matriz de rigidez, y las condiciones de frontera


Exposicin del Profesor 6 0 0 0

El alumno explicar la interpretacin fsica del MEF en dos dimensiones y tres dimensiones

Analiza elementos bidimensionales (Armaduras) mediante MEF

EC. Formula la estructura de la armadura, identifica nmero de elementos, nmero de nodos, determina la matriz de rigidez de cada elemento de la armadura, ensambla la matriz de rigidez, encuentra los desplazamientos nodales, y calcula los esfuerzos y fuerzas de reaccin.


Exposicin del Profesor X 5 0 0 0

PLANEACIN DEL APRENDIZAJE PLANEACIN DEL APRENDIZAJE PLANEACIN DEL APRENDIZAJE PLANEACIN DEL APRENDIZAJE

10



competente cuando)

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)





Analiza elementos bidimensionales mediante formas triangulares en 2d

EC. Explica los elementos Isoparametricos Triangulares en 2d, Obtiene la matriz de deformacin unitaria-desplazamientos, Obtiene la matriz de rigidez, obtiene el vector de desplazamientos global



5 0 0 0

Analiza elementos Isoparamtricos bidimensionales de orden superior

EC. Explica las funciones de forma para cuadrilteros de 4 nodos, 9 nodos, Obtiene la matriz de rgidez del elemento, la matriz de deformacin unitaria, los vectores de fuerza, y los vectores de esfuerzo.



5 0 0 0

Analiza elementos tridimensionales mediante MEF

EC. Formula las ecuaciones de rgidez del elemento slido, as como los desplazamientos nodales en 3d



X 11 0 0 0

El alumno simula mediante software CAE, el comportamiento de elementos de mquinas sujetos a cargas y restricciones

Realiza la simulacin de un elemento mecnico mediante software CAE

EC. Explica el ambiente MEF asistido por computadora Describe los comandos de software CAE, Crea el Modelo a analizar Cuestionario

(SCAE0301-01) Exposicin del Profesor

X 15 EC. Selecciona los materiales, Identifica las restricciones, Selecciona las cargas, Selecciona el Mallado

11



competente cuando)

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)





EP. Ejecuta el anlisis, Explica las tensiones, desplazamientos, deformaciones unitarias, y factores de seguridad Prctica

mediante la accin (SCAE0301-02)

Exposicin del Profesor Solucin de Ejercicios en Laboratorio

X

9

EC. Evala los resultados del diseo y propone alternativas de mejora

Solucin de Ejercicios en Laboratorio

X

El alumno simula mediante CAE el comportamiento de ensambles con movimiento y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o presiones

Realiza la simulacin de dos o ms elementos mecnicos mediante software CAE, con aplicaciones de Anlisis de Ensambles y de Fluidos

EC. Realiza la modelacin MEF para componentes de Mquinas ensambladas y que tienen movimiento.

Prctica mediante la accin (SCAE0401-01)


X X 3 12

EC. Realiza el anlisis MEF para fluidos en tuberas o recipientes sujetos a presin y perdidas por friccin

Prctica mediante la accin (SCAE0401-02)


X X 3 9

INSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACIN

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO: SISTEMAS CAE FECHA:

NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:

NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:

INSTRUCCIONES Estimado Usuario:

Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de su desempeo o en la entrega de sus productos

Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y desarrollar su contenido

CDIGO ASPECTO

((((SSSSCAE0CAE0CAE0CAE0101101101101----01)01)01)01)

Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:

1.- En que consiste la metodologa del MEF?

2.- Describa la clasificacin de la mecnica computacional

3.-Cul es la diferencia entre el MEF y el MDF (Mtodo de Diferencias Finitas)? 4.- Porqu ha tenido gran auge el desarrollo del MEF?

CUMPLE : SI NO

(S(S(S(SCAECAECAECAE0101010101010101----00002222))))


1.- Qu es un Medio Continuo? 2.- Cmo se obtienen las ecuaciones de esfuerzo- deformacin en un slido?

3.- En que consiste el mtodo de Raleigh- Ritz?

4.- Qu es Elasticidad? 5.- Cul es la ecuacin del principio del trabajo virtual? 6.- Qu significa la siguiente ecuacin:

VM12

1 2( )2 2 3( )2+ 3 1( )2+:=

CUMPLE : SI NO

UNIDAD DE APRENDIZAJE 1UNIDAD DE APRENDIZAJE 1UNIDAD DE APRENDIZAJE 1UNIDAD DE APRENDIZAJE 1

INTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITO (S(S(S(SCAECAECAECAE0100100100101111))))

CUESCUESCUESCUESTIONARIOTIONARIOTIONARIOTIONARIO

CDIGO ASPECTO

((((SCAE0101SCAE0101SCAE0101SCAE0101----00003333))))


1.- En una barra a 30 grados centgrados se aplica una carga axial, P=600x103 N, de acuerdo a la figura 1. La temperatura se eleva luego a 80 grados centgrados.

a) Ensamble las matrices K y F b)Determine los desplazamientos nodales y los esfuerzos en los elementos

Figura 1

1.- Aluminio 2.- Acero

E1=70 x 109 N/m2 E1=200 x 109 N/m2

A1=900 mm2 A2=1200 mm2

1=23 x 10-6 por C 2=23 x 10-6 por C

2.- La estructura en la figura 2 est sometida a un incremento de temperatura T=100 C. Determine los desplazamientos, los esfuerzos y las reacciones en los soportes. Resuelva este problema a mano usando el mtodo de eliminacin para manejar las condiciones de frontera.

1.- Bronce 2.- Aluminio 3.- Acero

P1=60 kN P2=75 kN

E1=83 GPa E1=70 GPa E1=200 GPa

A1=2400 mm2 A1=1200 mm2 A1=600 mm2

1=18.9 x 10-6 por C 1=23 x 10-6 por C 1=11.7 x 10-6 por C

CUMPLE : SI NO

1 2

200 mm

300 mm

X

3

1 2

P

800 mm

P1 P2

600 mm

400 mm







CDIGO ASPECTO

((((SCAESCAESCAESCAE0000222201010101----01)01)01)01)


1.- Considere la siguiente armadura de cuatro barras, mostrada en la figura. Para todos los elementos E=29.5 x 106 psi y Ae=1 in2.

a)Determine la matriz de rigidez elemental para cada elemento b) Ensamble la matriz de rigidez estructural K para toda la armadura c)Encuentre los desplazamientos nodales d)Recupere los esfuerzos para cada elemento e)Calcule las fuerzas de reaccin

CUMPLE : SI NO

UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE 2222

ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)

CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO

40 in

1

2 3

4

45 in

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

1 2

4 3

40 000 Lb

50 000 Lb







CDIGO ASPECTO

(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201----00002222))))


1.- Qu significa la matriz Jacobiana? 2.- Para la placa bidimensional cargada que se muestra en la siguiente figura, determine los desplazamientos de los nodos 1 y 2 y los esfuerzos en los elementos usando condiciones de esfuerzo plano. Desprecie la fuerza de cuerpo en comparacin con las fuerzas externas. E=30 x 106 psi, =0.25, Espesor, t=0.5 in

b)Obtenga la matriz de rigidez de los elementos c)Obtenga vectores de desplazamiento nodal d) Obtenga el vector de esfuerzos

CUMPLE : SI NO


ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO

2 in

3 in

1 2

3 4

e=1

e=2

2000 Lb 3000 Lb







CDIGO ASPECTO

(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201----03)03)03)03)


1.- Para que sirven los elementos isoparamtricos de orden superior?

2.- La figura siguiente muestra un cuadriltero de cuatro nodos. Las coordenadas (x,y) de cada nodo se dan en la figura. El vector de desplazamientos del elemento q es:

q=[0,0,0.20,0,0.15,0.10,0,0.05]T

Encuentre:

a)Las coordenadas x,y, de un punto P cuya posicin en el elemento maestro est dada por e=0.5,n=0.5

b)Los desplazamientos u,v, del punto P CUMPLE : SI NO



X

Y (1,1) (5,1)

(6,6)

(1,4)

q1

q2

q3

q4

q5

q6

q7

q8







CDIGO ASPECTO



1.- Cmo se obtiene el volumen de un elemento 3d, en funcin del Jacobiano?

2.-Escriba la ecuacin de rgidez del elemento 3d

3.-Determine las deflexiones en los vrtices de la viga de aluminio mostrada en la figura.

La Carga P es de 2670 N, las unidades dimensionales de la figura estn en mm, E= 30 E6 psi, el mdulo v=0.3

CUMPLE : SI NO



P







CDIGO ASPECTO



1.- Cuales son los principales softwares para la aplicacin del MEF en el mercado actual?

2.- Cmo se realiza la seleccin de materiales en un software CAE?

3.- Cuantos tipos de restricciones se pueden aplicar en un mismo modelo 3d?

4.- Qu diferencia existe entre una carga de presin no uniforme y una carga trmica? 5.- Qu significa el tamao de malla en un CAE?

CUMPLE : SI NO


ANLISIS ANLISIS ANLISIS ANLISIS ESTATICO ESTATICO ESTATICO ESTATICO POR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORA (SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,: SISTEMAS CAE FECHA



INSTRUCCIONES Dada la siguiente pieza obtenga el anlisis de esfuerzos, deformaciones, y resultados de acuerdo al criterio de falla de Von Misses

La figura es ilustrativa, el facilitador proporciona tipo de material , datos de cargas, restricciones y tipo de malla de acuerdo al software utilizado

CDIGO ITEM CUMPLE OBSERVACIONES SI NO

SCAE0301-2 1.-Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?

En caso contrario, corregir

2.-Definio el Jacobiano? 3.-Definio el tamao de forma?

4.-Define el tipo de anlisis de falla adecuado?

5.-Identifica en que zonas del elemento mecnico es necesario optimizar el material?

EJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICO

(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)




INSTRUCCIONES Simule los movimientos del mecanismo ensamblado, calcule las fuerzas que desarrollan los componentes durante su movimiento y realice el anlisis FEM adecuado. Las dimensiones son proporcionadas por el facilitador, as como las velocidades de los elementos.


SCAE0401-1 1.-Cuenta con Ensamble CAD, sin errores?


2.-Identifica la secuencia de movimientos (pieza 1 a pieza 7)?

3.-Identifica los elementos a analizar bajo FEM?

4.-Importa las cargas a FEM correctamente? Regresar al punto 3 5.-Realiza la ubicacin de restricciones correctamente?

6.- Realiza el mallado correctamente?

7.- Explica los resultados numricos para los criterios de falla?



1

2

3

4

5

6

7




INSTRUCCIONES Realice el anlisis del fluido en una tubera accionada por una vlvula de bola.

a) El lquido a utilizar es Metanol

b) Paredes adiabticas y velocidad del fluido de 2 m/s

c) Identifique las condiciones de frontera, obtenga las representaciones vectoriales de los resultados

d) Obtenga las trayectorias del Fluido


SCAE0401-2 1.-Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?


2.- Las restricciones estn definidas correctamente?

3.-Explica los resultados obtenidos?



Entrada del Fluido

Salida del Fluido

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,: FECHA



INSTRUCCIONES


GUA DE OBSERVACINGUA DE OBSERVACINGUA DE OBSERVACINGUA DE OBSERVACIN

GLOSARIOGLOSARIOGLOSARIOGLOSARIO

DDDD Deformacin. Tendencia que sufre un material a ser modificado en su forma bajo la accin de esfuerzos que afectan su mdulo de elasticidad

EEEE Ensamble Unin de dos o ms componentes mecnicos en dibujo y diseo mecnico Esfuerzo Accin que ejerce una fuerza sobre una determinada rea

FFFF Falla Cuando se compara el esfuerzo y la resistencia en un elemento a fin de determinar el grado de seguridad que tiene

MMMM MEF Mtodo de elementos finitos

Modelar Representar en forma matemtica el comportamiento a que est sujeto un elemento, bajo cargas trmicas, estticas, cinticas y determinar las condiciones que resultan de dicho comportamiento

SSSS Simular Generar el comportamiento de un elemento mecnico bajo todas las condiciones de carga a que puede estar sometido, con el fin de predecir su comportamiento.

BIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFA

1.- FENNER, Roger, Finite Element Methods for Engineers, Imperial College Press, 1997

2.-BUCHANAN, George, Finite Element Analysis, Schaum`s Outlines, McGraw Hill

3.- ADAMS, Vince, Building Better Products with Finite Element Analysis, Onword Press

4.- COOK, Robert, Finite Element Modelling for Stress Analysis, John Wiley

5.- CHANDRUPATLA, Tirupathi, Elemento Finito en Ingeniera, Pearson

6.- BICKFORD, William, A First Course in the Finite Element,

7.- BURDEN, Anlisis Numrico, Grupo Editorial Iberoamericana

8.- STEWART, James, Clculo, conceptos y contexto, Thomson Editores

9.- ZILL, Dennos, Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones, Editorial Mc Graw Hill, 2002

10.- STREETER, Victor, Mecnica de los Fludos, Editorial Mc Graw Hill

11.- Manual para el alumno, SolidWorks 2006

12.- Manual para el alumno, CosmosWorks 2006

13.- www.femur.wpi.edu

14.- www.cosmosm.com

15.- www.algor.com

16.- www.colorado.edu/mbs

17.- www.msc.com

18.- www.marc.com

19.- www.hks.com

20.- ansys.com

ingeniería asistida por computadora

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