ANÁLISIS ESTÁTICO DEL DEPÓSITO CILÍNDRICO APOYADO SOBRE VARIOS TIPOS DE SUBSUELO

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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ORIZABA

INGENIERIA MECANICA

ESTATICA

ANÁLISIS ESTÁTICO DEL DEPÓSITO CILÍNDRICO APOYADO SOBRE VARIOS TIPOS DE SUBSUELO

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

• Torres Juárez Jesus Eduardo….. 19011272
• Tepeche Ruiz Alejandro Salvador….. 19010279
• Víctor Alonso Zarabia Romualdo…..19011292

FLEXION-TORSION

• El acoplamiento flexion-torsion para una viga se analiza desde el punto de vista estático y vibracional.
• Las vigas compuestas laminadas se han utilizado en numerosas aplicaciones de ingeniería en muchos campos como la aeronáutica, la energía eólica y la ingeniería automotriz.
• Estas estructuras, compuestas por materiales compuestos tienen menor peso, mejor vida a la fatiga y mayor resistencia y rigidez que las compuestas por materiales metálicos.

¿Qué ES FLEXION-TORSION?

• En la literatura, el acoplamiento por flexión-torsión de vigas se considera principalmente en los campos aeronáutico y de energía eólica. En el campo de los helicópteros, este acoplamiento ha sido ampliamente investigado por cuestiones de estabilidad del rotor, reducción de vibraciones y vibraciones. Panda y Chopra destacó el gran potencial del acoplamiento de flexión-torsión para la estabilidad del rotor y el nivel de vibración. Chandra y Chopra propuso un modelo analítico basado en la teoría de Vlasov para tener en cuenta la deformación estática debida a acoplamientos elásticos.

ESTRUCTURAS COMPUESTAS

• El objetivo de este artículo es centrarse en cómo se puede crear un acoplamiento deflexión-torsión y cuál será su impacto en el comportamiento dinámico en el caso de una viga sándwich.
• Chopra y Smith: investigó el impacto de los acoplamientos elásticos en la respuesta Aero elástica de las palas y las cargas dinámicas en el caso de un rotor sin bisagras blando en el plano. En sus obras, aplicaron acoplamientos elásticos en las paredes superior e inferior de la caja de torsión, que forma parte de la estructura interna de la pala. Para optimizar el acoplamiento flexión-torsión de las cajas estructurales, se ha desarrollado una función de optimización basada en el nivel de vibración y los parámetros de estabilidad del rotor para obtener la mejor combinación de secuencia de apilado de paredes de caja, compuesta por capas desequilibradas fijadas a 15.

Objetivo

• Encontrar una forma de calcular las propiedades de la sección transversal 2D que sea capaz de tener en cuenta los efectos de acoplamiento y la deformación en el plano y fuera del plano es un problema importante en el diseño estructural compuesto. Una teoría de vigas mixtas eficiente también debe ser capaz de expresar el comportamiento de deformación 3D al incluir efectos de corte transversal, deformación restringida, distorsión transversal, efectos de Poisson y las influencias de todas las condiciones de contorno.

TEORIAS

• La primera teoría se inscribe en el marco de la teoría de vigas compuestas de alto orden y fue desarrollada a finales de la década de 1990 por Barrau et al. Esta teoría no considera ninguna homogeneización de las propiedades del material compuesto y se introduce una función de alabeo fuera del plano en el campo de desplazamiento. El desplazamiento se divide en una parte rígida y otra variable. La parte rígida permite la determinación de seis coeficientes, que se pueden encontrar mediante el análisis del método de elementos finitos 2D. Una vez que se han calculado estos coeficientes, se puede resolver el problema global. Este método da buenos resultados, pero los efectos de deformación son aproximados y los efectos del coeficiente de Poisson no se tienen en cuenta.

• La segunda teoría es la "Teoría de la viga asintótica variacional" desarrollada por Hodges y sus colaboradores. Se basa en un método asintótico variacional.  que consiste en dividir el problema 3D en un problema lineal 2D y uno no lineal 1D. En esta teoría, también se hacen suposiciones sobre el campo de desplazamiento, que se basa en la forma generalizada de Timoshenko. El análisis de la sección transversal 2D se realiza mediante un cálculo de elementos finitos. El problema no lineal de 1D es una aproximación de la energía de tensión corporal en 3D. Esto dio origen al software llamado VABS, que es capaz de calcular vigas curvas y retorcidas con secciones transversales arbitrarias. Se ha actualizado muchas veces para mejorar la precisión.

• tercera teoría es la "teoría exacta de la viga compuesta" desarrollada por La devèze y Simmonds y ampliado por El Fatmi. Esta teoría se basa en el problema de 3D Saint Venant. Lejos de las condiciones de contorno, la ecuación de equilibrio local es la solución exacta del problema 1D de Saint- Venant. La deformación y la tensión 3D de la viga se obtienen utilizando el desplazamiento 1D sin ninguna hipótesis. Para resolver el problema 1D, es necesario calcular un par de operadores lineales. El Fatmi encontró una manera de obtener estos operadores lineales utilizando elementos finitos y calculó toda la teoría en su propio software llamado Csection / Cbeam. Este software es capaz de tener en cuenta la deformación dentro y fuera del plano, los efectos de Poisson y las interrupciones producidas por las condiciones de contorno. Además, esta teoría es adecuada para cualquier sección transversal arbitraria de vigas rectas

INVESTIGACION ESTATICA

• Primero se realizó una investigación estática numérica para evaluar la capacidad y el desempeño relativo de los diseños propuestos. Tres configuraciones con núcleos graduados horizontalmente (caja, elíptica y sándwich). El apilamiento fue compuesto por una tela de 45 capas equilibrada (TC 45) hecha de carbono con una resina epoxiyuna capa fuera del eje (TC h) hecho del mismo material. Se utilizaron dos densidades diferentes de espumas: 65 y 200 kg / m 3.

dimensiones de la viga utilizadas para esta campaña estática fueron las siguientes:

• Longitud de la viga: 600 mm.
• Ancho de haz: 80 mm.
• Espesor de la capa de carbono: 0,35 mm.  
• Espesor del núcleo de espuma: 20 mm.
• Espesor total de la viga: 21,4 mm.
• La literatura muestra que la mayoría de los ángulos de acoplamiento para capas de carbono se establecen entre 15 y 30. En este trabajo, el ángulo fuera del eje se estableció en 20. Se eligió la asociación de espuma de baja densidad con espuma de alta densidad para caracterizar el núcleo graduado verticalmente
• En esta campaña numérica estática, todas las vigas estaban en una configuración sin abrazaderas. Se aplicó una sola fuerza hacia arriba a lo largo del eje geométrico central en la superficie superior, en la punta de la viga (Figura 5). Las matrices de rigidez se calcularon utilizando para investigar los efectos de la capa fuera del eje y del núcleo graduado verticalmente en las geometrías de la sección transversal. La inercia y el acoplamiento estructural flexión-torsión se expresaron según la rigidez torsional de la sección para resaltar el acoplamiento en proporción (tabla1). se puede ver que la estructura de la sección de caja.

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• Las matrices de rigidez se calcularon utilizando para investigar los efectos de la capa fuera del eje y del núcleo graduado verticalmente en las geometrías de la sección transversal. La inercia y el acoplamiento estructural flexión-torsión se expresaron según la rigidez torsional de la sección para resaltar el acoplamiento en proporción (tabla1). se puede ver que la estructura de la sección de caja tiene el

• [pic 3]Menor tasa de torsión de la viga medida debido a su rigidez torsional natural. Además, el término flexión-torsión por inercia es casi nulo. En la configuración elíptica, la rigidez a la torsión es ligeramente menor que en la configuración de caja. Los comentarios que se pueden hacer para esta sección transversal son similares a los de la configuración de caja. La sección sándwich es menos rígida en torsión porque, de hecho, es una sección abierta y es la única configuración que permite el núcleo graduado para expresarse. La K 43 término es relativamente pequeño en comparación con el K 45 plazo, pero al menos no se acerca a cero. Los K 45 El término también tiene un valor más alto que las otras dos con figuraciones.

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• Las respectivas contribuciones de la capa fuera del eje y el horizonte núcleo graduado según la tasa de torsión de la viga se dan en Tabla 2. Esto muestra que las estructuras de caja cerrada generan una tasa de torsión del haz bastante baja, mientras que la estructura tipo sándwich genera una mucho más alta. La alta rigidez torsional y el valor débil de la K 34 término inducido por configuraciones de caja y elípticas, se alimentan de la influencia sobre la velocidad de torsión del haz. Por tanto, el horizonte El núcleo clasificado según el recuento no influye en la tasa total de torsión de la viga. En el caso de la estructura tipo sándwich, la tasa de torsión total es el doble que la de las otras configuraciones. Además, la influencia del núcleo graduado es importante para crear dicho acoplamiento.
• Este estudio muestra que la configuración sándwich parece ser la mejor para estudiar las interacciones entre la inercia y el acoplamiento estructural de flexión-torsión.

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