Actividad 4: Resolver el análisis y revisar los resultados

En un estudio de Tensión estática no lineal, la solución se calcula en varios incrementos. En este aprendizaje, la carga de presión en la viga se aplica gradualmente en más de 60 pasos, lo que permite ver el efecto de la carga a lo largo del tiempo.

En esta actividad:

• Se resuelve el estudio.

• Se determina si es probable que la viga colapse.

• Se identifica cuándo el Coeficiente de seguridad cae por debajo de 1

• Se revisa el resultado de la Tensión de Von Mises para ver cómo cambian las tensiones a medida que se carga la viga de soporte

• Se examina el resultado de Desplazamiento para identificar cuándo el desplazamiento comienza a aumentar exponencialmente.

  

  Modelo de viga de soporte con restricciones y cargas aplicadas (izquierda) y resultado del coeficiente de seguridad de tensión estática no lineal (derecha).

Requisitos previos

• Actividad 3 completada.

Pasos

1. Resuelva el estudio.

   1. Haga clic en (espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Resolver > Resolver) para abrir el cuadro de diálogo Resolver.
      
      Nota: El icono de Comprobación previa muestra una marca de verificación verde, que indica que no hay advertencias y que el modelo está listo para su resolución.
   2. Seleccione que desea resolver su estudio.
   3. Haga clic en Resolver estudio 1 para ejecutar el análisis y cerrar el cuadro de diálogo.

      Nota: La creación de mallas y la resolución del análisis pueden tardar varios minutos.

   4. Cuando el análisis se haya completado, haga clic en Cerrar para cerrar el cuadro de diálogo Estado de la tarea.

      La ficha Resultados se abre automáticamente para que pueda ver los resultados.

2. Consulte los resultados del Coeficiente de seguridad y determine si es probable que la viga colapse bajo la carga aplicada.

   1. El resultado de Coeficiente de seguridad en el Paso 60 se muestra la primera vez que se completa la solución del estudio. Sin embargo, si vuelve a ejecutar la solución, el resultado visualizado más recientemente se conserva al finalizar. Si es necesario, seleccione Coeficiente de seguridad en la lista desplegable de resultados cerca de la leyenda.
      
      
   2. Arrastre el control deslizante hacia delante y hacia atrás para ver cómo varía el coeficiente de seguridad a medida que aumenta la carga. La carga aumenta linealmente a lo largo de la simulación a una velocidad de 5 kN por paso (5 kN * 60 pasos = 300 kN).

      Nota: El coeficiente de seguridad mínimo es de aproximadamente 0,7, lo que indica que el límite de elasticidad del material se ha excedido significativamente. Además, una gran parte de la pieza de contorno es roja. Por lo tanto, se ha producido una deformación permanente y la viga corre el riesgo de colapsar bajo la carga aplicada.

3. Utilice el Trazado de resultados transitorios para identificar cuándo el coeficiente de seguridad cae por debajo de 1,0.

   1. En el área de leyenda de trazado, haga clic en Gráfico 2D, que se encuentra a la derecha del control deslizante Paso.

      Sugerencia: Haga clic en la barra de título Trazado de resultados transitorios y arrástrela para reubicar la ventana de trazado. También puede hacer clic y arrastrar la esquina inferior derecha de la ventana para cambiar su tamaño.

   2. Haga clic y arrastre la línea de marca de tiempo en el gráfico para localizar el punto en el que el coeficiente de seguridad cae a 1,0.
      
      
      
      Observe que el coeficiente de seguridad atraviesa 1,0 aproximadamente en el paso 26 del cálculo. A partir de esta observación, podemos concluir que la carga se vuelve crítica en aproximadamente el 43 % de la carga aplicada o 130 kN:

      (Paso 26/60 pasos = 0,433 y 0,433 * 300 kN = 130 kN)

   3. Pulse Cerrar para salir del gráfico.

4. Consulte el resultado de la tensión de Von Mises para ver cómo cambian las tensiones a medida que se carga la viga de soporte.

   1. Seleccione el resultado de Tensión en la lista desplegable. El tipo de tensión por defecto que se muestra es Von Mises.
   2. Arrastre el control deslizante de pasos para ver cómo cambian las tensiones a medida que se carga la viga de soporte.
      
      
   3. Haga clic en Gráfico 2D para ver la Tensión máxima de Von Mises a lo largo del historial de carga.
      
      
      
      Aquí, el control deslizante se coloca para mostrar el punto en el que comienza la producción inicial, que es de aproximadamente 233,7 MPa para este material.

      Observe la respuesta no lineal de la viga. A medida que aumenta la carga, la viga comienza a ceder. Una vez que empieza a ceder, la tasa de aumento de tensión disminuye. Durante este proceso, el material se endurece por el trabajo y se vuelve más fuerte. Si simplemente ejecutáramos un Estudio de tensión lineal en la viga, solo veríamos las tensiones en la viga al final del análisis. Las tensiones previstas serían mucho mayores porque se supone que el material permanece en su rigidez elástica (módulo de Young).

      Sugerencia: Si observa las Propiedades básicas del material, verá que el Límite de elasticidad es considerablemente mayor que la Tensión de elasticidad inicial que se muestra en Propiedades avanzadas (no lineales). La razón es que el límite de elasticidad básico es el punto en el que la rigidez del material se desfasa un 0,2 % con respecto al comportamiento lineal. Este desfase del 0,2 % es la base típica de los valores de resistencia del material. El Límite de elasticidad inicial no lineal es el punto en el que la rigidez comienza a desviarse del módulo de Young. Puede ver que el talud de la curva de tensión cambia más rápidamente una vez que se ha superado el límite de elasticidad básico (aproximadamente 345 MPa).

   4. Pulse Cerrar para cerrar el trazado 2D.

5. Vea el resultado de Desplazamiento para identificar cuándo el desplazamiento comienza a aumentar exponencialmente.

   1. Seleccione el resultado de Desplazamiento en la lista desplegable junto a la leyenda.

      El desplazamiento total se muestra por defecto. A diferencia de los estudios lineales, la forma desplazada real se muestra por defecto para los estudios no lineales. Es decir, la distorsión no se deforma (aunque puede optar por hacerlo). Por lo tanto, el desplazamiento parece menos grave de lo que normalmente se suele ver en un análisis de tensión estática lineal. No deje que eso le engañe. Observe los números de desplazamiento reales.

      
      
      
      
      Como es de esperar, el desplazamiento máximo se produce cerca del tramo medio de la viga y en el ala superior, donde se aplica la carga.
   2. Haga clic en Gráfico 2D para ver el Desplazamiento total máximo a lo largo del historial de carga.
      
      
      
      Observe cómo el desplazamiento comienza a aumentar exponencialmente en aproximadamente el paso 45 del cálculo. Al final de la simulación, la pendiente es bastante empinada. Las tensiones que superan el límite de elasticidad se extienden y penetran más profundamente, afectando a una mayor cantidad del volumen de la viga a medida que avanza el estudio. Por lo tanto, el material ya no es capaz de soportar la carga aplicada. Está claro que la viga está a punto de colapsar.

Resumen de la actividad 4

En esta actividad:

• Se ha resuelto el estudio.
• Se ha determinado si es probable que la viga colapse.
• Se ha identificado cuándo el Coeficiente de seguridad cae por debajo de 1.
• Se ha revisado el resultado de la Tensión de Von Mises para ver cómo cambian las tensiones a medida que se carga la viga de soporte.
• Se ha examinado el resultado de Desplazamiento para identificar cuándo el desplazamiento comienza a aumentar exponencialmente.