Proyecto AE: Cálculo y análisis de fuerzas en el marco de una aeronave (Diferentes partes)

[pic 1]

Universidad Aeronáutica en Querétaro

Ingeniería Aeronáutica en Manufactura (IAM)

Análisis Estructural

Unidad 1

IAM36-A

Catedrático: Leonardo Roca Bejar

Cuatrimestre: 8vo Enero-Abril 2022

Proyecto AE: Cálculo y análisis de fuerzas en el marco de una aeronave (Diferentes partes).

• Alcántara Romero Angel Yair (6671)
• Ángeles Bautista Luis Fernando (6741)
• Galván Vázquez Mauricio Alejandro (6954)
• Pavlovich Cristopulos Jesús Nikolas (7180)

Fecha: 3 de Febrero 2022

Introducción.

        En el siguiente documento se plantea la solución para el cálculo de reacciones resultantes y fuerzas actuando en los distintos elementos que conforman los marcos por analizar a continuación, mediante la aplicación práctica de los métodos clásicos revisados durante esta primera unidad.

Descripción de caso:

        Para este análisis se plantea, como anteriormente se mencionó, el caso de los marcos o armaduras presentes en un monoplano, específicamente en el fuselaje y alas de la aeronave, con el motivo de, además de resolver dichos casos, interpretar los resultados con el fin de realizar propuestas de diseño (materiales óptimos para esas condiciones de trabajo, el retiro de ciertos elementos que no sean necesarios o propuestas para cambios de configuración), interpretar resultados y sugerir soluciones, esto con el fin de complementar nuestra formación como ingenieros aeronáuticos, además hacer uso de los conocimientos que hemos adquirido en otras asignaturas.

Desarrollo del caso.

1. Calcule las reacciones R1 Y R2. Determine la fuerza en los elementos bc, kl, bl, de, dn, mn, gh, gq y pq. Establezca si están en tensión o compresión.

Comenzamos identificando las fuerzas y reacciones que nos piden encontrar su valor.        [pic 2]

[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

[pic 9]

[pic 10][pic 11]

[pic 12][pic 13]

Una vez identificadas procedemos a seleccionar el método para calcular estas fuerzas, que para este caso se ha optado por emplear el método de secciones ya que este nos permite calcular directamente las fuerzas sin tener que desplazarnos entre nodos y tener que calcular elemento por elemento.

Procedimiento.

Comenzamos calculando las reacciones R1 y R2 con el fin de conocer bajo que condiciones de carga se encuentra la armadura.

Usando la imagen anterior como DCL escribimos las ecuaciones de equilibrio.

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Sustituyendo en ec.1

[pic 20]

[pic 21]

Una vez obtenidas las reacciones se procede a aplicar el método de secciones para calcular las fuerzas bc, bl y kl.

[pic 22]

[pic 23][pic 24]

|[pic 25][pic 26][pic 27]

[pic 28][pic 29][pic 30]

[pic 31][pic 32][pic 33][pic 34]

[pic 35]

[pic 36][pic 37]

[pic 38][pic 39][pic 40]

Sección a-a.[pic 41]

Aplicamos ecuaciones de equilibrio en X y Y.[pic 42]

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

Calculamos el momento en el nodo b, donde se eliminan la mayor cantidad de fuerzas.

[pic 48]

[pic 49]

Sustituyendo en ec.1

[pic 50]

[pic 51]

Continuamos con el siguiente grupo de fuerzas: de, dn y mn.

Sección b-b.[pic 52]

Comenzamos calculando la distancia e-n.

[pic 53]

Aplicamos ecuaciones de equilibrio en X y Y.[pic 54][pic 55]

[pic 56]

[pic 57]

[pic 58]

[pic 59]

[pic 60]

Calculamos el momento en el nodo d, donde se eliminan la mayor cantidad de fuerzas.

[pic 61]

[pic 62]

Sustituyendo en ec.1

[pic 63]

[pic 64]

Sustituyendo en la ec.2

[pic 65]

[pic 66]

Continuamos con el último grupo de fuerzas: gh, gq y pq.[pic 67]

Comenzamos calculando la distancia h-q. Para ello analizamos la imagen inicial del monoplano, llegando a esta relación:

[pic 68]

Aplicamos ecuaciones de equilibrio en X y Y.

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

Calculamos el momento en el nodo q, donde se eliminan la mayor cantidad de fuerzas.

[pic 72]

[pic 73]

Sustituimos en ec.2

[pic 74]

[pic 75]

Del sistema de ecuaciones con ec.1 y ec.3, tenemos:

[pic 76]

Reuniendo los resultados en una tabla obtenemos:

1. Encuentre las cargas en los elementos HE, HG, IG, BD, BF y AF. Considere A como un pasador y sólo la reacción en x de B.

[pic 88]

Análisis estático

[pic 89]

[pic 90]

[pic 91]

[pic 92]

[pic 93]

[pic 94]

[pic 95]

[pic 96]

Sección a-a (para BD, BF y AF)

[pic 97][pic 98][pic 99]

[pic 100]

[pic 101][pic 102][pic 103][pic 104][pic 105][pic 106]

[pic 107][pic 108][pic 109][pic 110][pic 111]

...