Ingeniería Asistida por Computadora

Transcripción

MANUAL DE LA
ASIGNATURA
MTMT-SUPSUP-XXX
REV00
INGENIERÍA MECATRÓNICA
SISTEMAS CAE
F-RPRP-CUPCUP-17/REV:00
DIRECTORIO
Secretario de Educación Pública
Dr. Reyes Taméz Guerra
Subsecretario de Educación Superior
Dr. Julio Rubio Oca
Coordinador de Universidades Politécnicas
Dr. Enrique Fernández Fassnacht
1
PAGINA LEGAL
Horacio León Camacho (Universidad Politécnica Valle de México)
Primera Edición: 2006
DR  2005 Secretaría de Educación Pública
México, D.F.
ISBN-----------------
2
ÍNDICE
ÍNDICE................................
ÍNDICE................................................................
....................................................................................
.................................................... 3
INTRODUCCIÓN ................................................................
.....................................................................
..................................... 4
FICHA TÉCNICA................................................................
......................................................................
...................................... 5
IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE ........ 7
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE .........................................
......................................... 9
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN .....................................
.....................................12
GLOSARIO ................................................................
............................................................................
............................................23
BIBLIOGRAFÌA ................................................................
.....................................................................
.....................................24
3
INTRODUCCIÓN
Este manual sirve al profesor para identificar los objetivos, los contenidos y la programación
de unidades de aprendizaje, correspondientes a la asignatura: Ingeniería Asistida por
Computadora (CAE). El manual detalla las habilidades y valores que desarrolla el estudiante
al cumplir con cada objetivo, también da algunas directrices en cuanto a los instrumentos
didácticos y de evaluación que podrían aplicarse durante el curso.
Parte integradora de la formación de un Ingeniero Mecatrónico es el conocimiento del
análisis estructural de objetos mediante herramientas poderosas de computo. Por tal razón se
imparte la asignatura de Ingeniería Asistida por Computadora, y en la cuál el alumno debe
contar con un sólido conocimiento de matemáticas avanzadas, como son las Ecuaciones
Diferenciales, Cálculo Vectorial, Algebra Lineal, Métodos Numéricos, y Diseño Mecánico.
Dentro del CAE, existe una metodología muy importante denominada MEF (Método de
Elementos Finitos). Está metodología ha sido generalizada hasta constituir un potente método
de cálculo numérico, capaz de resolver cualquier problema de física formulable como un
sistema de ecuaciones, abarcando los problemas de la resistencia de materiales, mecánica de
fluidos, transferencia de calor, magnetismo, etc,.
El MEF, en su generalidad consiste en analizar sólidos sometidos a esfuerzos y deformaciones
en tres dimensiones, (x, y, z), considerando a los materiales como dúctiles o frágiles, y
llevando el análisis hasta la obtención de los criterios de falla, para posteriormente hacer
recomendaciones respecto a la optimización 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 diseñar productos a un costo competitivo,
diseñar productos seguros, así como manufacturar productos al primer intento.
La solución de problemas físicos y matemáticos en tres dimensiones a mano, genera un
análisis gigantesco, y provoca errores debido a la complejidad de los cálculos, por tal razón es
necesario que el MEF, sea asistido con software que auxilie a realizar la simulación numérica
del comportamiento mecánico de los elementos en estudio, como ejemplo: El análisis de
impacto en la puerta de un vehiculo, el análisis de las fuerzas a las que está sometido el ala de
un avión, el diseño de un envase de plástico, el diseño de piezas de máquinas, el análisis de
flujo de un fluido en una tubería etc,.
Mencionado lo anterior se plantea que el objetivo de la asignatura es:
Desarrollar en el alumno la capacidad de modelar y simular el diseño de elementos
mecánicos, que bajo un comportamiento de esfuerzos y deformaciones, muestran resistencia a
través de los diferentes materiales, restricciones y condiciones externas. Así, el alumno de
Ingeniería Mecatrónica será capaz de interpretar los datos numéricos, resultado del proceso de
modelación y simulación, y permitirá que proponga alternativas de solución que conduzcan
hacia la optimización del modelo analizado, por lo cuál el alumno será competente en la
Ingeniería asistida por computadora de elementos mecánicos básicos.
Para llevar al alumno hacia el cumplimiento de los objetivos de aprendizaje se han distribuido
las unidades de aprendizaje en: Introducción al Método del elemento finito, Análisis por
Elementos Finitos en 2d y 3d, Análisis Estático por MEF asistido por Computadora, y
aplicaciones del CAE en ensambles y fluidos.
Esta asignatura apoya al alumno en su formación académica para que pueda desarrollar sus
conocimientos de integración, mecánico-electrónicos en asignaturas consecuentes como,
Diseño Mecatrónico I, y Diseño Mecatrónico II.
4
FICHA TÉCNICA
FICHA TÉCNICA
Nombre:
Ingeniería Asistida por Computadora
Clave:
Justificación:
Objetivo:
Pre requisitos:
Con el uso de paquetes de cómputo de ingeniería asistida por computadora (CAE) se
pueden realizar diversos análisis de un sistema antes de construir el primer
prototipo, lo que permite costos bajos y un diseño más eficiente del sistema.
Además, el alumno adquiere las bases del método de elemento finito (FEM) el cual
se utiliza para el modelado y simulación de sistemas complejos de una manera
sencilla y confiable. Esta asignatura contribuye de manera directa a las
competencias de: Análisis de Elementos Mecánicos en Condiciones Estáticas y
Dinámicas, y Diseño de Elementos Mecánicos que Integran Equipos Mecatrónicos.
Desarrollar la capacidad en el alumno para evaluar la funcionalidad de diseños
mecánicos y analizar los esfuerzos y deformaciones de sistemas mecánicos en
movimiento mediante el modelado y simulación en una herramienta de cómputo.
• Dibujo de Ingeniería
• Cálculo Vectorial y Variable compleja
• Análisis Dinámico
• Ecuaciones Diferenciales
• Métodos Numéricos
• Diseño Mecánico
• Mecánica de Fluidos
Capacidades
Identificar el entorno de aplicación del MEF y explicar su interpretación física en una dimensión.
Explicar la interpretación física del MEF en dos y tres dimensiones.
Simular mediante CAE el comportamiento de elementos de máquinas sujetos a cargas
Simular mediante CAE el comportamiento de ensambles y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o presiones
UNIDADES DE
APRENDIZAJE
Estimación de tiempo (horas)
necesario
para
transmitir
el
aprendizaje al alumno, por Unidad
de Aprendizaje:
Total de horas por cuatrimestre
Total de horas por semana:
1.- Introducción al Método
del Elemento Finito
2.-Análisis por Elementos
Finitos en 2d y 3d
3.- Análisis Estático por
MEF asistido por
computadora
4.- Aplicaciones del CAE
en ensambles con
movimiento y Fluidos
TEORÍA
PRÁCTICA
presencial
No
presencial
presencial
No
presencial
13
0
0
0
26
0
0
0
0
0
24
0
6
0
21
0
45
0
45
0
90
6
5
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 Ingeniería”, Pearson
6.- BICKFORD, William, “A First Course in the Finite Element”,
7.- BURDEN, “ Análisis Numérico”, Grupo Editorial Iberoamericana
8.- STEWART, James, “ Cálculo, conceptos y contexto”, Thomson Editores
9.- ZILL, Dennos, “Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones”, Editorial Mc
Graw Hill, 2002
Bibliografía:
10.- STREETER, Victor, “Mecánica de los Fluídos”, 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
6
IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Unidades de
Aprendizaje
Resultados de
Aprendizaje
Criterios de Desempeño
El alumno será competente cuando:
Describa la Importancia del MEF
1.-Introducción
al Método del
Elemento Finito
(MEF)
El alumno
identificará el
entorno de
aplicación del
MEF y explicará Identifique las Ecuaciones básicas para
su interpretación el análisis MEF
física en una
dimensión
Identifique la terminología básica para
el análisis MEF en una dimensión
Analiza elementos bidimensionales
(Armaduras) mediante MEF
2.- Análisis por
Elementos
Finitos en 2d y
3d
El alumno
explicará la
interpretación
física del MEF
en dos
dimensiones y
Tres
dimensiones
Analiza elementos bidimensionales
mediante formas triangulares en 2d
Analiza elementos Isoparamétricos
bidimensionales de orden superior
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Horas
Totales
EC. Identifica los orígenes del
MEF, Explica la clasificación
de la mecánica
computacional y su
interpretación física
3
EC. Explica las ecuaciones de
esfuerzo- deformación en 3d.
Describe el método de
Raleigh- Ritz y el método de
Galerkin
EC. Explica la construcción
del MEF Unidimensional, las
coordenadas y funciones de
forma, el ensamble de la
matriz de rigidez, y las
condiciones de frontera
EC. Formula la estructura de
la armadura, identifica
número de elementos,
número 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 reacción.
EC. Explica los elementos
Isoparametricos Triangulares
en 2d, Obtiene la matriz de
deformación unitariadesplazamientos, Obtiene la
matriz de rigidez, obtiene el
vector de desplazamientos
global
EC. Explica las funciones de
forma para cuadriláteros de 4
nodos, 9 nodos, Obtiene la
matriz de rígidez del
elemento, la matriz de
deformación unitaria, los
vectores de fuerza, y los
vectores de esfuerzo.
4
6
5
5
5
7
Unidades de
Aprendizaje
Resultados de
Aprendizaje
El alumno será competente cuando:
Analiza elementos tridimensionales
mediante MEF
El alumno
simula mediante
3.- Análisis
software CAE, el
Estático por
comportamiento Realiza la simulación de un elemento
MEF asistido por de elementos de mecánico mediante software CAE
computadora
máquinas
sujetos a cargas
y restricciones
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 simulación de dos o más
elementos mecánicos mediante
software CAE, con aplicaciones de
Análisis de Ensambles y de Fluidos
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Horas
Totales
EC. Formula las ecuaciones
de rigidez del elemento
sólido, así como los
desplazamientos nodales en
3d
11
EC. Explica el ambiente MEF
asistido por computadora
Describe los comandos de
software CAE, Crea el Modelo
a analizar
EC. Selecciona los materiales,
Identifica las restricciones,
Selecciona las cargas,
Selecciona el Mallado
EP. Ejecuta el análisis, Explica
las tensiones,
desplazamientos,
deformaciones unitarias, y
factores de seguridad
EC. Evalúa los resultados del
diseño y propone alternativas
de mejora
EC. Realiza la modelación
MEF para componentes de
Máquinas ensambladas y que
tienen movimiento.
5
10
5
4
15
EC. Realiza el análisis MEF
para fluidos en tuberías o
recipientes sujetos a presión
y perdidas por fricción
12
8
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE
PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE
Resultados de
Aprendizaje
(El alumno es
competente cuando…)
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
EC. Identifica los orígenes
del MEF, Explica la
Describa la Importancia del
clasificación de la
MEF
mecánica computacional y
su interpretación física
El alumno
identificará el
EC.Explica las ecuaciones
entorno de
de esfuerzo- deformación
Identifique las ecuaciones
aplicación del MEF y
en 3d.
básicas para el análisis MEF
explicará su
Describe el método de
interpretación física
Raleigh- Ritz y de Galerkin
en una dimensión
EC. Explica la construcción
Identifique la terminología
del MEF 1d, las funciones
básica para el análisis MEF de forma, el ensamble de
en una dimensión
la matriz de rigidez, y las
condiciones de frontera
EC. Formula la estructura
de la armadura, identifica
número de elementos,
número de nodos,
El alumno explicará
determina la matriz de
la interpretación
Analiza elementos
rigidez de cada elemento
física del MEF en
bidimensionales
de la armadura, ensambla
dos dimensiones y (Armaduras) mediante MEF
la matriz de rigidez,
tres dimensiones
encuentra los
desplazamientos nodales,
y calcula los esfuerzos y
fuerzas de reacción.
Instrumento
de evaluación
Técnicas de
aprendizaje
Espacio educativo
Aula
Cuestionario
(SCAE0101-01)
Cuestionario
(SCAE0101-02)
Cuestionario
(SCAE0101-03)
Cuestionario
(SCAE0201-01)
Exposición
del Profesor
Exposición
del Profesor
otro
3
X
Exposición
del Profesor
Exposición
del Profesor
Lab.
Total de horas
Teoría
Práctica
HP HNP Hp HNP
X
0
0
0
4
0
0
0
6
0
0
0
5
0
0
0
9
Resultados de
Aprendizaje
(El alumno es
Analiza elementos
bidimensionales mediante
formas triangulares en 2d
Analiza elementos
Isoparamétricos
bidimensionales de orden
superior
Analiza elementos
tridimensionales mediante
MEF
El alumno simula
mediante software
CAE, el
comportamiento de
elementos de
máquinas sujetos a
cargas y
restricciones
Realiza la simulación de un
elemento mecánico
mediante software CAE
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
EC. Explica los elementos
Isoparametricos
Triangulares en 2d,
Obtiene la matriz de
deformación unitariadesplazamientos, Obtiene
la matriz de rigidez,
obtiene el vector de
desplazamientos global
EC. Explica las funciones
de forma para
cuadriláteros de 4 nodos,
9 nodos, Obtiene la matriz
de rígidez del elemento, la
matriz de deformación
unitaria, los vectores de
fuerza, y los vectores de
esfuerzo.
EC. Formula las
ecuaciones de rígidez del
elemento sólido, así como
los desplazamientos
nodales en 3d
EC. Explica el ambiente
MEF asistido por
computadora
Describe los comandos de
software CAE, Crea el
Modelo a analizar
EC. Selecciona los
materiales, Identifica las
restricciones, Selecciona
las cargas, Selecciona el
Mallado
Instrumento
de evaluación
Técnicas de
aprendizaje
Espacio educativo
Aula
Cuestionario
(SCAE0201-02)
Cuestionario
(SCAE0201-03)
Cuestionario
(SCAE0201-04)
Cuestionario
(SCAE0301-01)
Lab.
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
HP HNP Hp HNP
Exposición
del Profesor
5
Exposición
del Profesor
5
0
0
0
11
0
0
0
Exposición
del Profesor
Exposición
del Profesor
X
X
0
0
0
15
10
Resultados de
Aprendizaje
(El alumno es
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Instrumento
de evaluación
El alumno simula
mediante CAE el
comportamiento de
ensambles con
movimiento y de
fluidos en
recipientes sujetos
a fuerzas, y o
presiones
EC. Realiza la modelación
MEF para componentes
Realiza la simulación de dos de Máquinas
ensambladas y que tienen
o más elementos
movimiento.
mecánicos mediante
software CAE, con
EC. Realiza el análisis MEF
aplicaciones de Análisis de para fluidos en tuberías o
Ensambles y de Fluidos
recipientes sujetos a
presión y perdidas por
fricción
Espacio educativo
Aula
EP. Ejecuta el análisis,
Explica las tensiones,
desplazamientos,
deformaciones unitarias, y
Práctica
factores de seguridad
mediante la
acción
EC. Evalúa los resultados
del diseño y propone
alternativas de mejora
Técnicas de
aprendizaje
(SCAE0301-02)
Práctica
mediante la
acción
(SCAE0401-01)
Práctica
mediante la
acción
(SCAE0401-02)
Lab.
Exposición
del Profesor
Solución de
Ejercicios en
Laboratorio
X
Solución de
Ejercicios en
Laboratorio
X
Exposición
del Profesor
Solución de
Ejercicios en
Laboratorio
Exposición
del Profesor
Solución de
Ejercicios en
Laboratorio
otro
Total de horas
Teoría
Práctica
HP HNP Hp HNP
9
X
X
3
12
X
X
3
9
11
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
UNIDAD DE APRENDIZAJE 1
INTRODUCCIÓN AL MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO
(SCAE
(SCAE010
CAE0101
0101)
CUESTIONARIO
CUESTIONARIO
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN
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 evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a
través de su desempeño 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
CÓDIGO
ASPECTO
Conteste de la manera más clara posible lo siguiente:
1.- ¿En que consiste la metodología del MEF?
(SCAE0101
CAE0101101-01)
2.- Describa la clasificación de la mecánica computacional
3.-¿Cuál es la diferencia entre el MEF y el MDF (Método de Diferencias Finitas)?
4.- ¿Porqué ha tenido gran auge el desarrollo del MEF?
CUMPLE :
SI
NO
SI
NO
1.- ¿Qué es un Medio Continuo?
2.- ¿Cómo se obtienen las ecuaciones de esfuerzo- deformación en un sólido?
3.- ¿En que consiste el método de Raleigh- Ritz?
(SCAE
(SCAE0101
CAE01010101-02)
4.- ¿Qué es Elasticidad?
5.- ¿Cuál es la ecuación del principio del trabajo virtual?
6.- Qué significa la siguiente ecuación:
σVM :=
1
2
⋅
(σ1 − σ2)2 + (σ2 − σ3)2 + ( σ3 − σ1) 2
CUMPLE :
CÓDIGO
ASPECTO
3
1.- En una barra a 30 grados centígrados se aplica una carga axial, P=600x10 N, de
acuerdo a la figura 1. La temperatura se eleva luego a 80 grados centígrados.
a) Ensamble las matrices K y F
b)Determine los desplazamientos nodales y los esfuerzos en los elementos
200
mm
300
mm
3
P
1
X
2
2
1
Figura 1
1.- Aluminio
2.- Acero
9
E1=70 x 10 N/m
A1=900 mm
2
9
E1=200 x 10 N/m
2
A2=1200 mm
-6
2
-6
α1=23 x 10 por °C
(SCAE0101SCAE0101-03)
2
α2=23 x 10 por °C
2.- La estructura en la figura 2 está 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 método de eliminación para manejar las condiciones de
frontera.
P1
P2
800
mm
600
mm
1.- Bronce
2.- Aluminio
P1=60 kN
P2=75 kN
E1=83 GPa
3.- Acero
E1=70 GPa
E1=200 GPa
2
A1=1200 mm
-6
α1=23 x 10 por °C
A1=2400 mm
α1=18.9 x 10 por °C
-6
400
mm
2
A1=600 mm
2
-6
α1=11.7 x 10 por °C
CUMPLE :
SI
NO
ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2D
(SCAE0201)
CUESTIONARIO
FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Estimado Usuario:
•
•
•
CÓDIGO
ASPECTO
1.- Considere la siguiente armadura de cuatro barras, mostrada en la figura. Para todos los
6
2
elementos E=29.5 x 10 psi y Ae=1 in .
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 reacción
45 in
Q8
(SCAE0
SCAE020101-01)
Q6
50 000 Lb
4
Q7
Q5
3
4
3
40 in
Q2
2
Q4
Q3
Q1
40 000 Lb
2
1
1
CUMPLE :
SI
NO
(SCAE0201)
CUESTIONARIO
FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Estimado Usuario:
•
•
•
CÓDIGO
ASPECTO
1.- ¿Qué 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 comparación con las fuerzas externas.
6
E=30 x 10 psi, ν=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
3 in
(SCAE0201(SCAE0201-02)
3000 Lb
2000 Lb
3
4
e=1
2 in
e=2
1
2
CUMPLE :
SI
NO
(SCAE0201)
CUESTIONARIO
FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Estimado Usuario:
•
•
•
CÓDIGO
ASPECTO
1.- ¿Para que sirven los elementos isoparamétricos de orden superior?
2.- La figura siguiente muestra un cuadrilátero de cuatro nodos. Las coordenadas (x,y) de
cada nodo se dan en la figura. El vector de desplazamientos del elemento q es:
T
q=[0,0,0.20,0,0.15,0.10,0,0.05]
q6
q5
(6,6)
q8
(SCAE0201(SCAE0201-03)
q7
(1,4)
q2
q4
q1
q3
Y
(1,1)
(5,1)
X
Encuentre:
a)Las coordenadas x,y, de un punto P cuya posición en el elemento maestro está dada por
e=0.5,n=0.5
b)Los desplazamientos u,v, del punto P
CUMPLE :
SI
NO
(SCAE0201)
CUESTIONARIO
FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Estimado Usuario:
•
•
•
CÓDIGO
ASPECTO
1.- ¿Cómo se obtiene el volumen de un elemento 3d, en función del Jacobiano?
2.-Escriba la ecuación de rígidez del elemento 3d
3.-Determine las deflexiones en los vértices de la viga de aluminio mostrada en la figura.
P
(SCAE0201(SCAE0201-04)
La Carga P es de 2670 N, las unidades dimensionales de la figura están en mm, E= 30 E6
psi, el módulo v=0.3
CUMPLE :
SI
NO
ANÁLISIS ESTATICO POR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORA
(SCAE0301)
CUESTIONARIO
FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Estimado Usuario:
•
•
•
CÓDIGO
ASPECTO
1.- Cuales son los principales softwares para la aplicación del MEF en el mercado actual?
(SCAE0301(SCAE0301-01)
2.- Cómo se realiza la selección de materiales en un software CAE?
3.- Cuantos tipos de restricciones se pueden aplicar en un mismo modelo 3d?
4.- Qué diferencia existe entre una carga de presión no uniforme y una carga térmica?
5.- Qué significa el tamaño de malla en un CAE?
CUMPLE :
SI
NO
EJERCICIO PRÁCTICO
(SCAE0301)
NOMBRE DEL CURSO,: SISTEMAS CAE
FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Dada la siguiente pieza obtenga el análisis 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
CÓDIGO
ITEM
CUMPLE
SI
SCAE0301-2
1.-¿Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?
2.-¿Definio el Jacobiano?
3.-¿Definio el tamaño de forma?
4.-¿Define el tipo de análisis de falla adecuado?
5.-¿Identifica en que zonas del elemento mecánico es
necesario optimizar el material?
OBSERVACIONES
NO
En caso contrario,
corregir
EJERCICIO PRÁCTICO
(SCAE0401(SCAE0401-1)
FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Simule los movimientos del mecanismo ensamblado, calcule las fuerzas que desarrollan los componentes durante su
movimiento y realice el análisis FEM adecuado.
Las dimensiones son proporcionadas por el facilitador, así como las velocidades de los elementos.
1
2
3
4
5
6
7
CÓDIGO
ITEM
CUMPLE
SI
SCAE0401-1
1.-¿Cuenta con Ensamble CAD, sin errores?
OBSERVACIONES
NO
En caso contrario,
corregir
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?
5.-¿Realiza la ubicación de restricciones correctamente?
6.- ¿Realiza el mallado correctamente?
7.- ¿Explica los resultados numéricos para los criterios de
falla?
Regresar al punto 3
EJERCICIO PRÁCTICO
(SCAE04
(SCAE040101-2)
FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
Realice el análisis del fluido en una tubería accionada por una válvula de bola.
Salida del Fluido
Entrada del Fluido
a) El líquido a utilizar es Metanol
b) Paredes adiabáticas 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
CÓDIGO
ITEM
CUMPLE
SI
SCAE0401-2
1.-¿Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?
2.- Las restricciones están definidas correctamente?
3.-¿Explica los resultados obtenidos?
OBSERVACIONES
NO
En caso contrario,
corregir
GUÍA DE OBSERVACIÓN
NOMBRE DEL CURSO,:
FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO:
FIRMA DEL ALUMNO:
INSTRUCCIONES
CÓDIGO
ITEM
CUMPLE
SI
NO
OBSERVACIONES
GLOSARIO
D
Deformación.
Tendencia que sufre un material a ser modificado en su forma bajo la acción de
esfuerzos que afectan su módulo de elasticidad
E
Ensamble
Unión de dos o más componentes mecánicos en dibujo y diseño mecánico
Esfuerzo
Acción que ejerce una fuerza sobre una determinada área
F
Falla
Cuando se compara el esfuerzo y la resistencia en un elemento a fin de determinar
el grado de seguridad que tiene
M
MEF
Método de elementos finitos
Modelar
Representar en forma matemática el comportamiento a que está sujeto un
elemento, bajo cargas térmicas, estáticas, cinéticas y determinar las condiciones
que resultan de dicho comportamiento
S
Simular
Generar el comportamiento de un elemento mecánico bajo todas las condiciones de
carga a que puede estar sometido, con el fin de predecir su comportamiento.
BIBLIOGRAFÌA
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 Ingeniería”, Pearson
6.- BICKFORD, William, “A First Course in the Finite Element”,
7.- BURDEN, “ Análisis Numérico”, Grupo Editorial Iberoamericana
8.- STEWART, James, “ Cálculo, conceptos y contexto”, Thomson Editores
9.- ZILL, Dennos, “Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones”, Editorial Mc Graw
Hill, 2002
10.- STREETER, Victor, “Mecánica de los Fluídos”, 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

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