Calculo de esfuerzos en un VTH
Enviado por Camila Yepes • 7 de Agosto de 2019 • Informes • 1.189 Palabras (5 Páginas) • 151 Visitas
Introducción.
En el siguiente trabajo se presenta un análisis estructural del diseño de un Vehículo de Tracción Humana (VTH) construido bajo una serie de especificaciones, a lo largo de el se evidencian pruebas de carga, cálculos relacionados a las deformaciones y esfuerzos presentes en los materiales para esto se evaluaron diferentes elementos que son considerados puntos críticos y por ello seleccionados para el análisis, de acuerdo a ciertos parámetros dados por el docente.
PROPIEDADES DEL MATERIAL.
El material empleado para la realización del vehículo fue el Acero A36 y sus propiedades son las siguientes:
[pic 1]
DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE
- Barra N°1: soporta el peso de la prueba de carga.[pic 2]
- Perfil de acero: soporta el peso del conductor.[pic 3]
- Barra N°2: soporta la fuerza ejercida por la espalda del conductor.[pic 4]
2. PROTOTIPO EN CAD.
3. ANÁLISIS ESTÁTICO
- Barra N°1:
Sumatoria de fuerzas:
[pic 5]
[pic 6]
De acá se obtiene que:
y [pic 7][pic 8]
- Perfil de acero:
Sumatoria de fuerzas:
En primer lugar se realiza la estática del perfil puesto sobre apoyos:
[pic 9]
[pic 10]
De acá se obtiene que:
y [pic 11][pic 12]
Para realizar la deflexión en la barra con esta fuerza se considera con doble empotramiento por lo tanto las ecuaciones de estática cambian de la siguiente manera:
[pic 13]
[pic 14]
Obteniendo así lo siguiente:
y [pic 15][pic 16]
- Barra N°3:
Realizando el análisis estático de la barra se obtienen las siguientes ecuaciones.
Sumatoria de fuerzas:
[pic 17]
[pic 18]
De estas ecuaciones se obtiene lo siguiente:
y [pic 19][pic 20]
4.ANÁLISIS POR MECÁNICA DE MATERIALES
- Barra N°1:
Realizando el análisis por ecuaciones de singularidad se puede obtener lo siguiente:
[pic 21]
[pic 22]
[pic 23]
[pic 24]
Para encontrar las constantes obtenidas de la integración se usaron las siguientes condiciones:
En x=0, de acá se halla que y además por lo tanto [pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]
Se tiene una condición de más que permite encontrar el valor de las reacciones en los extremos:
para , L es la longitud total de la barra y reemplazando las expresiones halladas en el análisis estático para y ,[pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]
[pic 33]
Con x=L se obtiene que:
[pic 34]
Despejando [pic 35]
[pic 36]
Ahora con ,[pic 37]
[pic 38]
Despejando [pic 39]
[pic 40]
Igualando las dos ecuaciones encontradas se halla que
[pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
[pic 44]
Diagramas de fuerza cortante y momento para esta barra: [pic 45]
[pic 46]
Cálculo de esfuerzos de acuerdo a los puntos máximos del diagrama de momentos:
[pic 47]
Para este caso, se toman los puntos máximos del momento y el análisis a tracción y compresión es el mismo ya que la distancia al eje neutro de ambos lados de la barra es la misma:
=[pic 48]
Comparado con el esfuerzo máximo admisible para este material se puede saca un factor de seguridad de:
[pic 49]
Al obtener este resultado demuestra que para la carga propuesta al inicio el vehículo tiene una buena construcción y además soportara teóricamente de la manera adecuada la fuerza que se le aplique.
Se realizo una simulación en Inventor Professional 2018 de la barra en el material usado y la fuerza aplicada y estos son los resultados que se obtuvieron:
Desplazamiento:
[pic 50]
Esfuerzos:
[pic 51]
Factor de seguridad:
[pic 52]
Se puede observar como las simulaciones arroja resultados que coinciden significativamente con los obtenidos.
- Perfil de acero que soporta el peso del conductor:
Caracteristicas:
Longitud: 1,35625m
Material: Acero A-36
Modulo de elasticidad: 200GPa
Momento de Inercia: 12,874374 cm^4
Distancia al eje neutro:
Para realizar el análisis de este perfil se tomará la fuerza realizada por el peso del conductor como una fuerza de impacto, la cual se calculará a través de métodos energéticos para deflexiones en vigas.
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