guia equilibrio de particulas

8/16/2019 Guia Equilibrio de Particulas

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2016

ESCUELA COLOMBIANA DE

INGENIERÍAJULIO GARAVITO

ESTATICA

EQUILIBRIO DE PARTICULAS


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I. INTRODUCCIÓN

El desarrollo de este tutorial permitirá al estudiante adquirir conocimientos en cuanto al uso delsoftware Solidworks. Con la ayuda de este software se calcularán las fuerzas de reacción en unelemento rígido sometido a diferentes cargas.

II. OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Aprender a realizar estudios estáticos de elementos rígidos en Solidworks.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Calcular las fuerzas de reacción en elementos rígidos sometidos a cargas puntuales y a fuerzas de

tensión.

III. MARCO TEÓRICO

Ya sabemos que si un sólido está sometido a fuerzas concurrentes, podemos estudiarlo como si setratara de una partícula (reducción a un punto adimensional); para poder asegurar que un cuerposobre el que interaccionan diversas fuerzas se mantiene en equilibrio se debe cumplir la primera leyde Newton, la cual nos dice:

“Cuando la resultante de las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo es nula, éste o bien permanece en

reposo o bien se mueve a velocidad constante con trayectoria rectilínea” .

Es decir, que para comprobar que una partícula está en equilibrio, todas las fuerzas que actúan sobreésta deben generar una fuerza resultante de módulo igual a cero.

Condiciones de equilibrio

Como consecuencia de la primera ley de Newton, la condición de equilibrio de una partícula vienedada por las siguientes expresiones:

∑ = 0 Por lo tanto espacialmente se tiene:

∑ = 0;∑ = 0;∑ = 0.


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IV. PROCEDIMIENTO

Para el desarrollo del tutorial se pide al estudiante desarrollar el ejercicio (anexo 1), para

posteriormente comparar resultados con la simulación de solidworks.

ESTUDIO ESTATICO EN SOLIDWORKS.

1) Crear una pieza en solidworks con la geometría que se muestra a continuación.

En el ejercicio los elementos BF y BG son las cuerdas, para la simulación se tomarán como

elementos rígidos del mismo material al elemento AB

Radios:

RAB = 50 mm

RGB = 25 mm

RFB = 25 mm

NOTA: las longitudes que no tienen unidades están en metros (m).

Figura 1. Geometría de la pieza a realizar estudio estático.


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2) Una vez realizada la pieza deseada se procede a realizar un estudio estático, para esto primero se

crean los puntos de referencia donde se ubicará la fuerza que actúa en la pieza.

2.1 Crear un plano paralelo al plano XY a la distancia de aplicación de la fuerza (1.5 m), para esto

dirigirse a operaciones, geometría de referencia y seleccionar la opción plano.

Figura 2. Creación plano de referencia.

Figura 3. Ubicación plano de referencia


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2.2 Crear una línea en el plano anteriormente creado, esta será la dirección que tendrá la fuerza.

Figura 4.a) Creación línea de referencia (dirección de la fuerza).

3) Se procede a activar el “Solidworks Simulation”, nos dirigimos a la opción de productos office, y

damos click en el icono de “Solidworks Simulation”.

Figura 5. Activación “Solidworks Simulation”.


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4) Una vez activada la anterior opción creamos un nuevo estudio, y allí elegimos la opción en

análisis estático y le damos aceptar.

a)

b)

Figura 6. a),b) creación de un análisis estático.

5) Para la ejecución de cualquier estudio estático es necesario seleccionar el material de la pieza, en

este caso seleccionaremos un acero AISI 304. Para editar el material le damos click derecho en el

nombre de la pieza y elegimos la opción “aplicar/editar material”. Y de las opciones

seleccionamos el material deseado.

a) b)

Figura 7. a),b) selección material de estudio.


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6) Se procede a seleccionar los puntos donde va a estar apoyado la pieza, en este punto se generan

las fuerzas de reacción debido a la carga. Las fuerzas de tenciones de los cables BG Y BF tendrán

la misma magnitud pero diferente sentido a las fuerzas de reacción en los puntos G Y F, para

crear los apoyos damos click derecho en sujeciones, las tres principales sujeciones que se

manejan en solidworks son:

1. Geometría fija: este tipo de restricción establece todos los grados de libertad de traslación

en cero.

2. Rodillo: Esta restricción se usa para especificar que una cara plana se puede mover

libremente en su plano pero NO se puede mover en dirección normal hacia su plano.

3. Bisagra fija: Esta restricción se una especificar que una cara cilíndrica SÓLO puede girar

sobre su propio eje.

Para nuestro estudio seleccionaremos la restricción de geometría fia

Figura 8. Creación de los apoyos en la pieza.


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7) Una vez hecho el paso anterior, seleccionamos todas las caras donde va a estar sujeta la pieza, y

le damos aceptar.

a)

b)

Figura 9. a) Selección de las caras donde está apoyada la pieza, b) Geometría fija en las caras seleccionadas.


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8) Se procede a aplicar la carga, damos click derecho en cargas externa y seleccionamos la opción de

fuerza. Una vez aceptemos,S seleccionamos la cara donde vamos a aplicar la carga y en la opción

“dirección seleccionada” seleccionamos la línea de referencia creada en paso 2.3, introducimos el

valor de la fuerza y la dirección deseada.

Figura 10. Creación de la fuerza.

9) El paso siguiente es la creación de la malla, damos click derecho en malla y seleccionamos la

opción de crear malla, entre más fino sea el mallado más exactos serán los resultados, pero

tardara más tiempo en ejecutar el estudio.

a)


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b)

Figura 11. a) Creación de la malla. b) Selección densidad de la malla.

10) Una vez realizados los pasos anteriores, procedemos a ejecutar el estudio. En la parte superior

seleccionamos la opción ejecutar, automáticamente nos muestra resultados de Von mises. Como

estamos interesados en observar las fuerzas en las reacciones damos click derecho en

“resultados” y allí damos la opción de fuerza resultante, seleccionamos los apoyos a analizar y

damos click en actualizar, una vez hecho esto nos aparecerán las fuerzas en los apoyos.


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Figura 12. Calculo de fuerza resultante en los apoyos

Figura 13. Resultados obtenidos del estudio estático.


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V. INFORME

Lineamientos para la elaboración del informe:

1. Portada.Recordar que el nombre de la Escuela correctamente escrito es Escuela Colombiana deIngeniería Julio Garavito, el Julio Garavito no va entre comillas porque no es un alias.

2. Introducción, con sus tres párrafos que la componen:o De qué trata el asunto.o Cuál es la metodología de desarrollo.o Resultados.

3. Objetivos (no olvidar que inician con un verbo en infinitivo).4. Estado del arte.

No es un marco teórico, a lo sumo 2 páginas y debe estar bien referenciado de acuerdo a lasnormas APA.

5. Desarrollo de la práctica paso a paso que incluye (depende de cada practica de laboratorio):o Materiales y Equipos - Cantidades de los materiales con las respectivas unidades; de

los equipos se debe especificar los datos técnicos que se conozcan del mismo durantela práctica.

o Implementos de seguridad requeridos - Antes de cada práctica se debe tener claro losriesgos y peligros a los que se va a exponer. El docente indagará al inicio de cadapráctica acerca de su conocimiento y creará conciencia antes de proceder con lapráctica.

o Descripción de lo realizado con soporte gráfico, datos y hechos reales de la práctica – cada práctica es única y no puede haber un informe que no registre tanto los éxitoscomo las fallas y su análisis de porque aparecieron.

o Registro de datos en tablas si aplica a la práctica - con unidades e indicando losinstrumentos con que se registraron.

o Cálculos desarrollados para cumplir los objetivos de la práctica.o Análisis de resultados - puede incluir gráficos.o Conclusiones - redactadas como corresponde y deben ser inéditas.o Bibliografía – se debe referenciar de acuerdo a las normas APA.

VI. BIBLIOGRAFÍA

BEER, F. P.; JOHNSTON, E. R. Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática. McGraw-Hill. 9ªed,2010.

HIBBELER, R. C. Mecánica vectorial para ingenieros: estática, Pearson Educación, 2004


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