Reporte de Practica Mecánica de Materiales INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEZIUTLÁN ALUMNO (A): Christian Eduardo Sanchez Herrera Edwin Andrés Ortiz Bautista Miguel Ángel García Patricio Juan Diego Encarnación Martínez Leandro Geovanny Gómez González DOCENTE: Luis Manuel García Martínez Teziutlán, Puebla; mayo 2024 “La Juventud de hoy, Tecnología del Mañana” Índice INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 2 MARCO TEORICO ................................................................................................................................. 2 DESARROLLO ....................................................................................................................................... 3 RESULTADOS ...................................................................................................................................... 10 CONCLUSIÓN ..................................................................................................................................... 11 Referencias ........................................................................................................................................ 11 INTRODUCCIÓN En este reporte se describe la simulación de una viga cuadrada en el cual se hacen pruebas de tensión, diagrama de momentos y de fuerzas cortantes, durante el proceso se utilizo un software conocido como SolidWorks el cual nos permite hacer diseño de elementos mecánicos, ensayos de tensión, pruebas en vigas. Para ello se aplican conocimientos adquiridos previamente. MARCO TEORICO Los elementos delgados que soportan cargas aplicadas en forma perpendicular a su eje longitudinal se denominan vigas. En general, las vigas son barras largas, lineales, con un área constante en su sección transversal. A menudo se clasifican de acuerdo con la forma en que están apoyadas. Por ejemplo, una viga simplemente apoyada está articulada en un extremo y sostenida por un rodillo en el otro, una viga en voladizo se encuentra fija en un extremo y libre en el otro, y una viga con voladizo si tiene uno o ambos extremos extendidos más allá de los apoyos. Se considera que las vigas están entre los elementos estructurales más importantes. Se utilizan para sostener el piso de un edificio, la cubierta de un puente o el ala de un avión. Además, el eje de un automóvil, el aguilón de una grúa e incluso muchos de los huesos del cuerpo humano actúan como vigas. (Mecanica de Materiales, 2017) La simulación de vigas en SolidWorks es una herramienta poderosa utilizada en la ingeniería y el diseño para analizar el comportamiento estructural de vigas bajo diversas cargas y condiciones. A continuación, se presenta un marco teórico que abarca los conceptos fundamentales y el proceso general para realizar simulaciones de vigas en SolidWorks. Teoría de Vigas La teoría de vigas es una rama de la mecánica de materiales que se ocupa del estudio de la deformación y las tensiones en vigas sometidas a cargas. Las vigas son elementos estructurales largos y esbeltos que resisten principalmente cargas perpendiculares a su eje longitudinal. Las dos teorías más utilizadas son: Teoría de vigas de Euler-Bernoulli: Supone que las secciones transversales permanecen planas y perpendiculares al eje neutro de la viga después de la deformación. Es adecuada para vigas delgadas y largas. Teoría de Timochenko: Considera el efecto de la deformación por cortante y la rotación de la sección transversal. Es más precisa para vigas cortas y gruesas. Tipos de Análisis en SolidWorks Análisis Estático: Evalúa las tensiones, deformaciones y desplazamientos bajo cargas estáticas. Análisis Modal: Determina las frecuencias naturales y modos de vibración. Análisis Térmico: Examina el comportamiento de la viga bajo cargas térmicas. Análisis de Pandeo: Estudia la estabilidad de la viga y la carga crítica a la que pandea. La simulación de vigas en SolidWorks proporciona una herramienta robusta para ingenieros y diseñadores, permitiendo la evaluación y optimización del comportamiento estructural de vigas bajo diversas condiciones. El uso del método de elementos finitos y la capacidad de realizar diferentes tipos de análisis hacen de SolidWorks una opción versátil y eficiente para el análisis estructural. DESARROLLO 1. Se inicia en plano alzado, se trazan 3 líneas continuas y se le ponen medidas 2. Se sale del croquis y selecciona la opción de miembro estructural en el cual se elige la viga a analizar. Se puede elegir el estándar, el tipo de tubo, y el tamaño. En este caso se seleccionan las líneas que se trazaron. 3. Se le asigna un material AISI 1020 y se guarda la pieza para que al momento de realizar la simulación se detecte el material de lo contrario no se reconocerá el material. 4. En complementos de SolidWorks habilitamos SolidWorks SIMULATION y en la pestaña Simulation creamos un nuevo estudio. 5. Para asignar las reacciones, se coloca en vista isométrica y en sujeciones se elige inamovible, se elige el punto de la viga Para el otro extremo se elige geometría de referencia se elige en planta y se eligen los recuadros para marcar las reacciones. 6. Después se le agregan las fuerzas en cada punto, la primera será a 1 metro y la segunda de 1.5m, con fuerzas de 300N y 500N 7. Se da clic en cargas externas y se elige la opción de fuerzas. 8. Se selecciona la opción de junta y se elige el primer punto y se le asigna una carga de 300 N. para que la fuerza sea visible se debe seleccionar el plano en este caso será planta. Asignación de fuerza Localización de la fuerza 9. Lo mismo aplica para la fuerza de 500 N en este caso será en el segundo punto Asignación de la fuerza Localización de la fuerza 10. Para crear el estudio nos vamos a la parte de Malla, clic derecho y clic en crear malla y ejecutar. 11. Teniendo ejecutado esto podemos visualizar los resultados de la viga, lo que corresponde al comportamiento de la viga Resultado de tensiones Resultado de desplazamiento Resultados de fuerzas cortantes Resultado de momentos Resultado de reacciones RESULTADOS Al realizar este estudio de una viga cuadrada, con material AISI 1020, observamos diferentes resultados: 1. Se observa que las fuerzas no se distribuyeron de manera uniforme ya que al tener diferentes fuerzas aplicadas, la viga se deforma diferente. 2. En el resultado de tensión se observa que su límite elástico es menor al valor máximo lo que nos indica que al llegar al punto máximo no será posible regresar a su forma normal, por lo cual la viga no es adecuada 3. Teniendo en cuenta esto la opción que se tiene para mejorar es: cambiando la geometría o el material. CONCLUSIÓN El diseño de esta viga no otorga un claro ejemplo de que no es adecuado, por lo tanto, es necesario realizar algunos cambios para que la viga tenga mejor resultado. Es por ello que realizar la simulación en SolidWorks nos da un panorama de cómo podemos diseñar vigas y realizar los cálculos correspondientes, determinando si la viga puede soportar las cargas propuestas. Y teniendo en cuenta que el software nos da resultados mas precisos y un amplio estudio para tomar decisiones mas concretas. Referencias Mecanica de Materiales. (2017). HIBBELER: Pearson.
