UNIDAD 3 Diseño de elementos de maquina mediante herramientas computacionales.

3.1 Diseño y análisis de elementos bajo condiciones estáticas.

Las tipos de condiciones estáticas son el corte, tensión, tracción y compresión simple .El análisis

de elementos finitos es una técnica de simulación por computadora que se usa en la ingeniería,

utiliza una herramienta que se llama método de análisis finitos. El análisis se compone de tres

fases: pre procesamiento, análisis y Pos procesamiento. Algún software más especializado tiene

componentes específicos como el tratamiento térmico, electromagnético y los fluidos, entre otros.

Con este software especializado podemos visualizar la rigidez, las fuerzas y le dan oportunidad al

ingeniero de minimizar el peso, materiales y costo. Brinda una detallada información de donde los

elementos se doblan o tuercen, también indican la distribución de esfuerzo y los desplazamientos

que se producen .CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS .La concentración de esfuerzos es un

obstáculo que los ingenieros debemos enfrentar al diseñar un elemento que requiera cambios de

geometría debido a su aplicación, como son barrenos, cuñas etc. Las formulas elementales usadas

en el diseño se basan en elementos que tienen una sección transversal constante o que el cambio

en esta es gradual. La presencia de agujeros, surcos, cuñeros etc. Provoca modificaciones en la

distribución de los esfuerzos. Por lo que aparecen esfuerzos mayores en algunas zonas

.MÉTODOS DE CÁLCULO DEL FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS EN UNA

PLACA CON CONCENTRADORES DE ESFUERZOS. Método de capa o cubierta frágil: El método

de capa frágil provee una aproximación simple y directa a muchos problemas de diseño industrial

en lo que no se requiere extrema precisión. La cobertura falla a niveles relativamente bajos de

esfuerzos por lo que el elemento a ser analizado nunca se sobre esfuerza. La característica

principal del método es que indica donde se halla el esfuerzo máximo y la dirección de los

ejes principales. De esta forma, no se requiere que haya grandes deformaciones del elemento para

la cuantificación.Ventajas1. Provee información casi general de la magnitud y de la dirección de los

esfuerzos principales y evita la necesidad de un tedioso análisis punto por punto.2. No requiere la

construcción de un modelo y puede ser aplicado usualmente a un prototipo del componente de la

máquina original analizado.3. Siendo que es posible aplicarlo al componente original en operación,

no es necesario simular o incluso saber de los valores de las cargas actuando en el componente.4.

Los datos obtenidos son convertidos a esfuerzos mediante simples pasos sin un análisis

matemático elaborado o complejo.Desventajas1. Para un estado general de esfuerzos biaxiales es

difícil lograr una alta precisión.2. Puede haber una variabilidad de resultados, producida por errores

en el control del espesor de la capa, temperatura, humedad y control de tiempo de carga .Análisis

de Esfuerzos de origen térmicos El principal modo de asimilación de la energía térmica es por el

incremento de la energía vi racional de los átomos. Las vibraciones delos átomos son adyacentes

son acoplados en virtud de los enlaces atómicos. Con pequeña longitud de onda y alta frecuencia

la cual se propaga en un cristal ala velocidad del l sonido. Conductividad térmica Propiedad física

de los materiales que mide la capacidad de conducción de los materiales de calor. En algunos

procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de calor, bien utilizando materiales

de alta conductividad. Deformación plástica o irreversible La deformación plástica, el

material experimenta cambios termodinámicos irreversibles

3.2 Simulación de eventos mecánicos.

La simulación dinámica, usada en conjunción con el modelado de ensambles, introduce la necesidad de unir componentes de distintos materiales y geometrías. Así que, las herramientas para la ingeniería asistida por computador deben tener capacidades comprensivas para utilizar fácilmente fiables conectores en los modelos, los cuales pueden incluir uniones que permiten movimiento relativo entre los componentes remaches, y soldaduras.

Modelos típicos de MSS están compuestos de cuerpos rígidos (ruedas, ejes, cuadros, motores, cabina, y remolque) conectados por uniones ideales y elementos de fuerza. Las uniones y los eslabones pueden ser modelados como eslabones rígidos, resortes o amortiguadores para así simular las características dinámicas de los componentes de un camión real.

La transferencia de fuerza a través de los componentes de un ensamble por conducto de conectores, los hace susceptibles a esfuerzos altos. Es más sencillo y fácil el idealizar conectores como uniones rígidas en estos sistemas. Esta idealización provee un estudio básico del comportamiento del ensamble en términos de entender las características del sistema; los ingenieros deben modelar uniendo parámetros como lo son las piezas de enlace en forma precisa para cuando se realice el análisis de esfuerzos puedan determinarse posibles fallas.

"El representar conectores como uniones rígidas asume que los conectores transfieren las cargas a través de los componentes sin deformarse ni sin ellos pasar por estrés. Esta idealización no realista lleva a predicciones incorrectas de estrés en las regiones locales a los conectores, exactamente las cuales son los lugares donde más posiblemente la falla se iniciará. “Comprensiblemente, la inclusión detallada de cada punto de conexión y/o mecanismo en un ensamble es impráctico para ser modelado, Así es que representaciones mejoradas de conectores que son simples de usar y fiables deben ser investigados para su uso caso por caso.