CREACIÓN DE UNA ESTRUCTURA METÁLICA SOLDADA CON PERFILES CREADOS Y MODIFICADOS DE LA LIBRERÍA DEL

AUTODESK INVENTORSOMETIDA A LA TÉCNICA FEA

DATOS DEL EJERCICIO:

Se utilizará 4 perfiles ‘L’ de dimensiones 3x3x1/4 in, siendo la longitud vertical entre sus extremoshorizontales 2.5 m.

Además de un perfil ‘I’ (ISO 657/15 - SB 160x18) que se colocará encima de los perfiles ‘L’ ensamblados,sulongitudserá de 3 m.

Al ensamblar dos de los perfiles ‘L’ el ángulo que hacen estos será de 30˚.

OBJETIVOS DEL EJERCICIO:

1. Realizar un modelado donde se calculará la longitud total y lasdimensiones de las partes a cortar de los perfiles ‘L’.

2. Crear perfiles estructurales desde la librería del Autodesk Inventor.3. Modificar los perfiles ‘L’ de acuerdo a los parámetros del problema.

4. Construcción del perfil ‘I’y ensamble de todoslos perfiles creados y modificados.5. Unir los perfiles de la estructura mediante soldadura aplicando normas AWS para

lo cual se utilizará filetes (1/4E60). 6. Finalmente someter la estructura a la técnica FEA para poder determinar los

esfuerzos que en ella se generan.

ETAPAS

1. Construcción del modelado para calcular la longitud de los perfiles ‘L’.2. Creación de los perfiles‘L’ desde la librería del Autodesk Inventor.3. Modificar mediante cortes los perfiles ‘L’.4. Ensamble de todos los perfiles creados y modificados.5. Soldar la estructura.6. Aplicar la técnica FEA a la estructura.

PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN

1. CONSTRUCCIÓN DEL MODELADOPARA CALCULAR LA LONGITUD DE LOS PERFILES ‘L’

1.1 Construir el siguiente modelado teniendo en cuenta que la dimensión del perfil ‘L’ es 3x3x1/4 in, entonces la distancia entresus dos rectas paralelas será 3 in.

DETALLE DE LA PARTE SUPERIOR DEL MODELADO

1.2 Al terminar dicho modelado se tendráncomo datos la longitud de 2608.608 mm que se deberá indicar al seleccionar el perfil ‘L’ de la librería y lasdimensiones de la parte triangular a cortar de dicho perfil ,siendo estas,20.418 y76.2 mm.

2. CREACIÓN DE LOS PERFILES ESTRUCTURALES DESDE LA LIBRERÍA DEL AUTODESK INVENTOR

2.1 A continuación seleccionar el ícono para realizar un ensamble: Standard (in).iam.

2.2 Luego de la pestaña Place seleccionar Place from Content Center. A continuación del menú Category Viewse elegirá Structural Shapesy de allí la carpeta Angles, en ésta seleccionar ANSI L (Equal angles).

2.3 Después seleccionar de la lista el perfil a trabajar, en este caso será L 3x3x1/4y su longitud 2608.608/25.4para convertirla en pulgadas, clíc en Apply y luego guardarlo.

2.4 De igual manera para generar el perfil ‘I’ se procederá de la forma anterior seleccionandoI-Beams, elegir el perfil ISO 657/15,escoger la designación SB 160x18 e ingresar como longitud 3000, clíc en Apply, luego guardarlo.

3. MODIFICAR MEDIANTE CORTES LOS PERFILES ‘L’

3.1 Se procederá a cortar los perfiles ‘L’ en una forma triangular en cada extremo,se hace esto para que al momento de ensamblar dichos perfiles se tengan bases horizontales y para poder

apoyar el perfil ‘I’ en la base superior del ensamble,para lo cual se tendrá que realizar un sketch en una cara del perfil y dibujar un triángulo con la misma disposición del triángulo azul (referencia),siendo su distancia vertical de 20.418 mm = 0.804 in y su distancia horizontal coincidirá con la medida del perfil, esto es, 3 in. Al momento de hacer el corte se dará una distancia de 3 in para que éste sea total en el perfil.

Parte superior del perfil

Parte inferior del perfil

4. ENSAMBLE DE TODOS LOS PERFILES CREADOS Y MODIFICADOS

4.1 Seleccionar el ícono para realizar un ensamble: Standard (in).iam.

4.2 Luego hacer clíc en la pestaña Placeypara empezar con el ensamble seleccionarlos perfiles ‘L’ modificados y hacer clíc en Open.

Se tendrá la siguiente disposición de los perfiles.

4.3 Para tener una mayor comodidad en el ensamble, hacer clíc derecho sobre el segundo perfil que se eligió (en este caso el de color verde), seleccionar Component y hacer clíc en Rotate.

Luego girar todo el ensamblecon el comando Free Orbitsobre su eje vertical hasta que se encuentren los perfiles de esta forma aproximadamente.

4.4 A continuación se selecciona el comando Constrainen la pestaña Assembly, que aparece por defecto,de la lista Typese selecciona elbotón Mate, de las opciones de Solution se elige también Mate.

Luegose selecciona la cara del perfil color naranja.

A continuación con el comando Free Orbit se realiza un giro para poder seleccionar la cara que no se puede apreciar del perfil verde, luego clíc en Apply. Después seleccionar los vértices paralelos de ambos perfiles y hacer clíc en Apply.

4.5 Luego,para que los planos laterales se encuentren a un mismo nivel, seleccionar los vérticesparalelos de ambos perfiles y hacer clíc en Apply.

Ensamble completo de perfiles ‘L’

4.6 Para continuar con el ensamble del perfil ‘I’, hacer clícen Place, seleccionar el perfil y hacer clícen Open.

Para su mejor visualización realizar un giro del

perfil ‘I’ haciendo clícderecho sobre este,seleccionar Componenty hacer clíc en Rotate. A continuación seleccionar la cara

inferior del perfil ‘I’, después seleccionar la cara donde se apoyará dicho perfil, clíc en Apply.

Luego seleccionar los vértices paralelos indicados para unir los perfiles y hacer clícen Apply.

Por último, seleccionar los vértices paralelos indicadospara alinear los perfiles y hacer clíc en Apply.

4.7 De la misma forma ensamblar los perfiles ‘L’ en el otro extremo de la viga y se obtendrá el ensamble completo.

Detalle de la vista frontal del ensamble

Detalle de la vista oblicua del ensamble

Ensamble Completo

5. SOLDAR LA ESTRUCTURA

5.1 En el ensamble hacer clíc en el comando Convert to Weldment.

5.2 A continuación aparecerá el siguiente cuadro de diálogo que advierte acerca de la conversión del ensamble a soldadura, hacer clic en YES.

5.3 Luego también aparece la ventana Convert to Weldment, donde se elegirá la norma ANSI, el material a elegir es Welded Aluminium-6061 y en el menú desplegable BOMStructure elegir Inseparable, luego hacer clícen OK.

5.4 Se hace clícen el botón Welds con lo cual cambiarán los íconos de la barra de herramientas, de ésta se selecciona Filled.

5.5 Aparecerá una ventana en la cualse digitará 0.25 in como tamaño de filete yse elegirá como contorno de la soldadura el triangular, estos datos serán constantes en todos los cordones de soldadura que se realicen.

Para empezar se realizarán cordones de soldadura en un extremo del ensamble.

Entre perfiles ‘L’(Parte externa del ensamble)

Se seleccionará de la parte Bead el botón 1 y se elegirá la superficie indicada del perfil naranja, luego de la misma forma hacer clíc en 2 y elegir la superficie indicada del perfil verde,clíc en Applypara seguir construyendo cordones de soldadura.

Entre perfiles ‘L’(Parte interna del ensamble)

5.6 Seleccionar el botón 1 y elegir la superficie indicada del perfil naranja, luego de la misma forma hacer clíc en 2 y elegir la superficie indicada del perfil verde, clíc en Apply.

Entre perfil ‘L’(naranja) yperfil ‘ I ’

5.7 Seleccionar el botón 1 y elegir la superficie indicada del perfil naranja, luego de

la misma forma hacer clíc en 2 y elegir la superficie indicada del perfil ‘I’, clíc en Apply.De la misma forma hacer con las demás superficies.

Entre perfil ‘L’ (verde) yperfil ‘ I ’

5.8 Seleccionar el botón 1 y elegir la superficie indicada del perfil verde, luego de la

misma forma hacer clíc en 2 y elegir la superficie indicada del perfil ‘I’, clíc en Apply.De la misma forma hacer con las demás superficies.

Para soldar el extremo derecho indicado seleccionar el botón 1 y elegir la superficie indicada del perfil verde, luego de la misma forma hacer clíc en 2 y

elegir la superficie indicada del perfil ‘I’, clíc en Apply.

Luego seleccionar el comando Groovepara poder aplicar un cordón de soldadura a partir de la selección de dos caras cualesquiera sean estas partes de un ensamble o soldaduras.

Seleccionar de Face Set 1 el botón 1 y elegir el extremo del cordón de soldadura indicado, clíc en Full Face Weld, luego de la misma forma de Face Set2, hacer clic en el botón 2 y elegir el extremo indicado del otro cordón de soldadura, clíc en Full Face Weld, clíc en Apply.

De manera similar realizar cordones de soldadura para el otro extremo del ensamble.

6. APLICAR LA TÉCNICA FEA A LA ESTRUCTURA

6.1 Al finalizar con las soldaduras hacer clíc en el comando Return to Parent y de allí guardar para poder así continuar, luego seleccionar en New el ícono de ensamble Standard (in).iam, luego dePlace seleccionar el ensamble.

6.2 Seleccionar la pestaña Environments, hacer clícen Stress Analysis, Create Simulation, aparecerá una ventana llamada Create NewSimulation, hacer clic en OK.

6.3 Luego seleccionar el comando Assigny seleccionar Styles Editor.

Luego aparecerá una ventana llamada Style and Standard Editor, hacer clícen Material.

A la derecha se desplegará una lista de

materiales, hacer doble clícen Carbon Steel.

En la lista Default Units seleccionar Metric Standard (Mpa, Kg, J).

Luego hacer clícen Done, cuando se haga la pregunta Save Edits?, seleccionar Si.

Paso seguido,ya que todos los perfiles serán del tipo Carbon Steel (Acero al Carbono), en la ventanaAssign Materials cambiara dicho material en la columna Override Materialhaciendo clícen la pestaña de cada perfil y en la columna Safety Factorseleccionar Yield Strength, clícOK para finalizar.

6.4 A continuación hacer clícen el comando Fixedy seleccionar las bases del ensamble.

Al terminar clícen OK.

6.5 Seleccionar la opción Forcee ingresar el valor de 1MN, clícen OK.

6.6 Hacer clícen Mesh View.

6.7 Luego hacer clícen Simulatey en la ventana siguiente clícen Run.

6.8 Se obtendrá el resultado siguiente en el que se puede apreciar que el esfuerzo máximo representado con el color rojo en la escala de colores vertical es de 3710 Mpay el mínimo de color azul es de 3 MPa.

6.9 A continuación para saber en que zonas del ensamble se dan dichos esfuerzos máximo y mínimo hacer clícen Show Maximum Valuey Show Minimum Value.

Máximo Valor

Lugar del Máximo Valor

Mínimo Valor

Lugar del Mínimo Valor

6.10 Para obtener un archivo ejecutable de la simulación, hacer clícen Animate Results (símbolo de una cámara), seleccionar la velocidad de reproducción (Normal) y la cantidad de pasos (10), luego clícen Play para reproducir la animación. Para guardar la reproducción hacer clícen el botón con un círculo rojo, dar la ubicación para guardarlo y luego seleccionar el códec de video a utilizar, lo más recomendable es utilizar el compresor Intel, seleccionando una máxima compresión, clic en Aceptar.

6.11 A continuación hacer clícen el comando Report para obtener todos los cálculos realizados de la simulación, luego en la ventana Reportseleccionar la resolución de las imágenes generadas y la ubicación que se le dará al reporte haciendo clícen el botón que tiene puntos suspensivos, clícen OKpara finalizar.

Cambio de ubicación del Reporte

Reporte del Autodesk Inventor