Читать книгу Análisis y diseño de piezas con Catia V5 - José Antonio Vásquez Angulo - Страница 20

Una vez conocidos varios conceptos sobre el GPS, comenzaremos a aprender su utilización y su entorno en CATIA V5.

Antes de escoger el tipo de análisis que haremos a nuestro elemento de máquina hay que tener en cuenta que, para hacer uso del GPS, debemos haber modelado previamente nuestra pieza, adicionándole a su vez el material del que estaría compuesto. Hacemos énfasis en que no es tema de este libro el diseño gráfico de elementos de máquina; partimos de la base de que el lector sabe utilizar los módulos correspondientes al grupo Mechanical Desing (Part Desing, Sketcher, Assembly Desing, Drafting, Wireframe and Surface Desing, etc.).

Iniciamos haciendo uso del módulo Part Desing con la pieza ya modelada activando al módulo GPS en el menú Start\Analysis & Simulation\Generative Structural Análisis (o también, si este módulo forma parte de la ventana de bienvenida del programa). Al cabo de unos segundos, surge una nueva ventana: New Analysis Case, en la que debemos escoger qué tipo de análisis queremos utilizar (Static Analysis, Frequency Analysis y Free Frequency Analysis).

En esta ventana tenemos la opción de asignar de forma directa el tipo de análisis que utilicemos generalmente. Para ello, seleccionamos Keep as default starting analysis case.

Static Analysis

El análisis estático, incluido en CATIA V5, permite el estudio de esfuerzos y deformaciones, como resultado de la aplicación de cargas estáticas. Este tipo de análisis es adecuado cuando las cargas se encuentran plenamente identificadas. Al ejecutar un análisis lineal aplicamos cargas estáticas, así como cargas de presión, diversos tipos de desplazamientos que son “impuestos” a la estructura y temperaturas que generarán tensiones térmicas.

En un típico Análisis Estático Lineal de Tensiones, el usuario debe determinar los tipos de desplazamientos, tensiones y reacciones, para el posterior análisis con el método de elementos finitos.

Frequency Analysis

Uno de los agentes importantes que hay que tener en cuenta en el análisis previo de un elemento de máquina es la vibración. Sabemos que la vibración de un objeto es causada por una fuerza de excitación. Esta fuerza se puede aplicar externamente al objeto o puede tener su origen dentro del objeto. La proporción (frecuencia) y la magnitud de la vibración de un objeto dado, están completamente determinados por la fuerza de excitación, su dirección y frecuencia. Esa es la razón del porqué es necesario un análisis.

Si una estructura mecánica resonante está puesta en movimiento y después se deja, seguirá oscilando a una frecuencia particular, conocida como frecuencia natural o frecuencia natural amortiguada.

Con este tipo de análisis investigaremos al elemento de diseño sometido a vibración, con lo que podremos determinar las fuerzas de excitación actuando en una máquina. Esas fuerzas dependen del estado de la máquina. El conocimiento de sus características e interacciones permite diagnosticar algún problema que en ella se presente.

Free Frequency Analysis

Este tipo de análisis se raliza de igual manera que el anterior (Frequency Analysis), con la diferencia de que se estudiará al elemento de máquina, considerándole como libre e independiente de acoples o uniones. Es decir, se le trataría como pieza única.

A continuación, haremos un pequeño ejemplo representativo, solo para que tengamos una idea general acerca del módulo GPS, y de cómo se analizan algunos resultados. Se harán algunas aclaraciones, aunque se dejarán abiertos algunos conceptos que irán siendo aclarados más adelante, a medida que avance el libro.