FEMAP V10.1.1 & NX Nastran 7.0 Tutorial
Plataforma de Elevación
(Junio, 2010)
1. Descripción del Problema
La siguiente imagen muestra el modelo CAD 3D de una estructura
de celosía que forma correspondiente a una plataforma de elevación creada a
base de perfiles metálicos soldados entre sí que forma parte de una máquina
elevadora de cremallera. Se pide crear el modelo en FEMAP a base de elementos
viga (1-D) CBAR y Shell (2-D) CQUAD4 y resolver con NX NASTRAN 7.0.
Geometría CAD 3D importada en FEMAP
Si quieres repetir este tutorial en tu propio ordenador pídenos los modelos con la geometría de entrada y te lo remitimos por e-mail, es un servicio gratuito para nuestros clientes.
2. Cargas y Condiciones de Contorno
La
plataforma se encuentra fijada a la máquina elevadora de cremallera por las
seis “orejas” mediante sendos bulones.
Las solicitaciones a las que está sometida la plataforma son las siguientes:
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Caso de Carga nº 1: Carga uniformemente repartida de 750 Kg en toda la superficie superior que forma la plataforma. El plano que forma la superficie superior de la plataforma se recubre de chapa de acero. |
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Caso de Carga nº 2: Presión del viento de qw = 250 N/m2. Actúa horizontalmente sobre toda la plataforma en dirección -X. |
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Caso de Carga nº 3: Supondremos un incremento de temperatura de 50º C en toda la plataforma. |
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Caso de Carga nº 4: Combinada de todos los casos de carga individuales. |
Definición de Cargas y Condiciones de Contorno
3. Creación de Líneas de Centro de Perfiles
La siguiente figura muestra el modelo CAD 3D importando en FEMAP
V10.1.1. Para aprender cómo mallar
con elementos viga (1-D) CBAR y elementos Shell (2-D) CQUAD4 te recomiendo
revisar el tutorial "Mallado en FEMAP con elementos
BEAM & Shell de Estructuras de Barras creadas en paquetes CAD 3D de modelado
sólido".
Modelo CAD 3D importado en FEMAP
La primera operación que se debe realizar en FEMAP es obtener rápidamente las líneas de centro de cada uno de los perfiles, para ello Femap cuenta con herramientas de dibujo muy rápidas permitiendo crear líneas entre centros de gravedad de superficies así como recortar y calcular intersecciones entre curvas que se utilizarán más adelante para mallar con elementos (1-D) CBAR. De igual forma se crean las superficies medias de las orejetas para mallar con elementos Shell (2-D) CQUAD4.
Líneas de Centro de los Perfiles
4. Mallado con Elementos Finitos
El siguiente paso es asignar las propiedades
de la sección transversal a cada una de las curvas de centros de los diferentes
perfiles y mallar con elementos viga (1-D) CBAR. FEMAP permite representar de forma virtual en 3D los elementos BEAM con su
sección, como si de un elemento sólido se tratara. Lo mismo hace con el espesor de los
elementos SHELL dando apariencia de una malla sólida, presentando el modelo el siguiente aspecto:
Plataforma mallada con elementos Viga (1-D) CBAR y
Shell (2-D) CQUAD4
La siguiente imagen muestra la malla desnuda (nodos y elementos) del modelo de Elementos Finitos de la estructura a base de elementos viga (1-D) CBAR y Shell (2-D) CQUAD4. Los elementos 1-D en color blanco son elementos RBE2 (Rigid Bar Elements) que se utilizan para unir rígidamente las vigas en las zonas de cruces entre vigas. En la siguiente imagen se muestra un detalle de la unión entre sí de elementos viga con la orjeta.
Unión rígida de las vigas con la orejeta
La siguiente imagen es exactamente igual a la anterior, pero en 3D. FEMAP permite visualizar de forma virtual elementos 1-D y 2-D como si de elementos 3-D se tratase, lo cual facilita la visualización del modelo.
Detalle de la malla en 3-D
5. Ejecución del Análisis
NX Nastran permite resolver mediante un
único análisis todos los casos de carga primarios y secundarios que contenga
el modelo:
Parámetros del análisis
6. Postprocesado de Resultados
La siguiente figura muestra mediante el
clásico diagrama de vigas los resultados de momentos flectores a lo largo del
elemento.
Diagramas de momentos flectores en vigas
La siguiente figura muestra mediante diagramas de vigas los resultados de esfuerzos cortantes a lo largo del elemento viga.
Diagramas de Momentos Cortantes en vigas
La siguiente figura muestra mediante diagramas de vigas los resultados de tensiones combinadas de flexión + axiales a lo largo del elemento viga.
Resultados de Tensiones Combinadas Axiales +
Flexión
La siguiente figura muestra el reparto de tensiones combinadas de flexión + axiales a lo largo del elemento viga representadas mediante contornos en el propio perfil 3-D de elemento.
Diagramas de tensiones en vigas mediante contornos
en 3-D directamente sobre el perfil de la sección transversal de la viga
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