Estructura MH

Jon Ayarza-Marien Arrizabalaga Aula MH – curso 13/14

Seminario EM-H

Tarea 1

El objetivo de esta tarea es calcular como varían los modos de vibración y las frecuencias naturales de un sistema. Para ello se emplea un sistema simple compuesto por una columna y un carnero. Se definirán diferentes alturas y profundidades del carnero para observar la influencia de estas variables en los parámetros a analizar. Además, analizaremos que es lo que ocurre cuando se pone una masa puntual en la punta del carnero.

El programa informático que se emplea para ello es ANSYS WORKBENCH, un programa de simulación por elementos finitos. Las geometrías han sido importadas de un formato IGES (.igs). La variación de la geometría se realiza en el propio programa, y obviamente, en ella se definen los valores de simulación y parámetros a obtener.

Concretamente, el material de la columna y el carnero es de una fundición GG30. Tiene un módulo de Young de 122 MPa y un coeficiente de Poisson ν=0.26. La columna y el carnero se conectan y la malla se genera mediante un método donde los elementos dominantes son hexaedros. Se simula un análisis modal para obtener los seis primeros modos y sus respectivas frecuencias, con un apoyo fijo en la parte inferior de la columna. En los casos con una masa puntual, ésta se sitúa en el centro de la punta del carnero con un valor de 100 Kg.

En total se han realizado 6 simulaciones. Las dos primeras son con la masa puntual, con la altura del carnero de 1 y 1,5 m y profundidad constante de -0,5 m. Las cuatro siguientes, sin masa, la altura es de 1 o 1,5 m y la profundidad de -0,5 o -1 m.

A continuación se muestran una serie de imágenes, tablas y gráficos con los resultados obtenidos, que posteriormente serán analizados.

POSICIÓN 1 Altura: 1 m Profundidad: -0.5 m masa puntual: Sí

POSICIÓN 2 Altura: 1.5 m Profundidad: -0.5 m masa puntual: Sí

POSICIÓN 3 Altura: 1 m Profundidad: -0.5 m masa puntual: No

POSICIÓN 4 Altura: 1.5 m Profundidad: -0.5 m masa puntual: No

POSICIÓN 5 Altura: 1 m Profundidad: -1 m masa puntual: No

POSICIÓN 6 Altura: 1.5 m Profundidad: -1 m masa puntual: No

Modo 1

Posición 1 2 3 4 5 6

Frecuencia natural (Hz) 52,905 42,094 60,271 48,775 64,854 54,108

Carnero Altura (m) 1 1,5 1 1,5 1 1,5

Profundidad (m) -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1 -1

Masa en punta hta (100 Kg) Sí Sí No No No No

Deformacion maxima (m) 0,057063 0,055154 0,039299 0,05185 0,038377 0,031127

Modo 2

Posición 1 2 3 4 5 6

Frecuencia natural (Hz) 63,606 59,365 79,585 72,475 105,28 93,154

Carnero Altura (m) 1 1,5 1 1,5 1 1,5

Profundidad (m) -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1 -1

Masa en punta hta (100 Kg) Sí Sí No No No No

Deformacion maxima (m) 0,067331 0,065917 0,078006 0,066977 0,041598 0,046883

Modo 3

Posición 1 2 3 4 5 6

Frecuencia natural (Hz) 68,183 64,534 83,257 75,977 116,43 93,991

Carnero Altura (m) 1 1,5 1 1,5 1 1,5

Profundidad (m) -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1 -1

Masa en punta hta (100 Kg) Sí Sí No No No No

Deformacion maxima (m) 0,040203 0,03801 0,081871 0,077739 0,074293 0,072325

Modo 4

Posición 1 2 3 4 5 6

Frecuencia natural (Hz) 120,77 110,14 129 121,78 180,09 187,62

Carnero Altura (m) 1 1,5 1 1,5 1 1,5

Profundidad (m) -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1 -1

Masa en punta hta (100 Kg) Sí Sí No No No No

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