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2023-11-30

VE0049 | Viga torcida sometida a cargas complejas con alabeo

Descripción del trabajo

Una viga está completamente fija (el alabeo está restringido) en el extremo izquierdo (x=0) y apoyada por el apoyo en horquilla (alabeo libre) en el extremo derecho (x=4a). La viga está sometida a un par M, una fuerza longitudinal_Fx y una fuerza transversal_Fz. Determine el comportamiento del momento torsor primario M_Tpri, el momento torsor secundario M_Tsec y el momento de alabeo M_ω. El ejemplo de verificación se basa en el ejemplo presentado por Gensichen y Lumpe (ver la referencia).

Material	Acero	Módulo de elasticidad	E	210000,000	MPa
Material	Acero	Módulo de cortante	[LinkToImage06]	81000,000	MPa
Geometría	Viga	Longitud de la sección	[LinkToImage02]	2,000	m
	Sección	Altura	H	400,000	mm
		Ancho	b	180,000	mm
		Espesor de alma	s	10,000	mm
		espesor del ala	t	14,000	mm
Carga		Momento de un par de fuerzas	M	6,000	kNm
		Esfuerzo longitudinal	F_x	800,000	kN
		Fuerza transversal	F_z	100,000	kN

Viga torcida sometida a cargas complejas con alabeo

Solución analítica

La solución analítica no está disponible. Los resultados del software S3D se toman como referencia.

Configuración de RFEM y RSTAB

Modelado en RFEM 5.05, RSTAB 8.05 y RFEM 6.01, RSTAB 9.01
El tamaño del elemento es l_FE = 0,025 m
Se utiliza el modelo de material elástico lineal isótropo
Se utiliza el análisis de segundo orden
El módulo RF-FE-LTB y FE-LTB se usa en RFEM 5 y RSTAB 8
El complemento Alabeo por torsión y Cálculo de acero se utiliza en RFEM 6 y

Momento torsor total

Momento torsor principal

Momento torsor secundario

Momento de alabeo

Punto A	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	3,92
3,90	0,995	3,92	1,000
M_Tpri [kNm]	0,00
0,00
0,01
M_Tsec [kNm]	3,92
3,90	0,995	3,91	0,997
_Mω [kNm]	-4,77	-4,74	-4,80	1,006	-4,80	1,006

Punto B	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	3,86
3,88	1,005	3,86	1,000
M_Tpri [kNm]	1,44
1.40	0,972	1,42	0,986
M_Tsec [kNm]	2,42
2,48	1,025	2,44	1,008
_Mω [kNm]	-0,17	-0,17	-0,19	1,118	-0,17	1,000

Punto C	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
_ΔMT [kNm]	-6,00
-6,00	1,000	-6,00	1,000
M_Tpri [kNm]	0,34
0,34	1,000	0,33	1,000
ΔM_Tsec [kNm]	-6,00
-6,00	1,000	-5,99	0,998
_Mω [kNm]	3,88	3,89	3,95	1,018	3,94	1,015

Comentario: ΔM_T y ΔM_Tsec son valores de cambio de cantidad en el punto D. Este cambio es causado por el momento de carga M.

Punto D	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	-2.21
-2.19	0,991	-2.20	0,995
M_Tpri [kNm]	-1.22
-1.19	0,975	-1.20	0,984
M_Tsec [kNm]	-0,99
-1,00	1,010	-1,00	1,010
_Mω [kNm]	1,39	1.40	1,42	1,022	1,42	1,022

Punto E	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	-2.21
-2.19	0,991	-2.20	0,995
M_Tpri [kNm]	-1,65
-1,62	0,982	-1,63	0,988
M_Tsec [kNm]	-0,56
-0,57	1,018	-0,57	1,018
_Mω [kNm]	0,00	0,00	0,00
0,00

Comentario: Los valores del momento de alabeo M_ω en todos los puntos de prueba se calculan además en ANSYS 15 utilizando el elemento BEAM188. Tenga en cuenta que los valores de la solución del elemento se interpolan en los puntos de prueba deseados. La solución numérica en ANSYS 15 fue realizada por la empresa Designtec sro

Punto A	S3D	ANSYS 15	RFEM 5 - RF-FE-LTB	Razón	RSTAB 8 - FE/LTB	Razón
M_T [kNm]	3,92
3,95	1,008	3,92	1,000
M_Tpri [kNm]	0,00
0,00
0,01
M_Tsec [kNm]	3,92
3,95	1,008	3,92	1,000
_Mω [kNm]	-4,77	-4,74	-4.73	0,992	-4.81	1,008

Punto B	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	3,86
3,89	1,008	3,87	1,003
M_Tpri [kNm]	1,44
1.40	0,979	1,42	0,986
M_Tsec [kNm]	2,42
2,48	1,025	2,45	1,012
_Mω [kNm]	-0,17	-0,17	-0,16	0,941	-0,17	1,000

Punto C	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
_ΔMT [kNm]	-6,00
-6,00	1,000	-6,00	1,000
M_Tpri [kNm]	0,34
0,34	1,000	0,33	1,000
ΔM_Tsec [kNm]	-6,00
-6,00	1,000	-6,00	1,000
_Mω [kNm]	3,88	3,89	3,87	0,997	3,95	1,008

Punto D	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	-2.21
-2.19	0,991	-2.20	0,995
M_Tpri [kNm]	-1.22
-1.19	0,975	-1.20	0,984
M_Tsec [kNm]	-0,99
-1,00	1,010	-1,00	1,010
_Mω [kNm]	1,39	1.40	1,41	1,014	1,41	1,014

Punto E	S3D	ANSYS 15	RFEM 6	Razón	RSTAB 9	Razón
M_T [kNm]	-2.21
-2.19	0,991	-2.20	0,995
M_Tpri [kNm]	-1,65
-1,63	0,988	-1,63	0,988
M_Tsec [kNm]	-0,56
-0,57	1,018	-0,57	1,018
_Mω [kNm]	0,00	0,00	0,00
0,00

374x

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Ejemplo de verificación 000049 | 1

Referencias

LUMPE, G. y GENSITEN, V. Evaluación del análisis de barras lineal y no lineal en teoría y software: Ejemplos de ensayos, causas de fallo, teoría detallada. Ernesto.
LUMPE, G. S3D (vers. 25/09/2011). Universidad de Ciencias Aplicadas de Biberach, 2011.

Gensichen

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Modelo de unidad de producción y almacenamiento de pastelería | © GH HERVOUET

Vista de la estructura interna de acero de la unidad de producción y almacenamiento de pastelería | © GH HERVOUET

Vista exterior de la unidad de producción y almacenamiento de pastelería | © GH HERVOUET

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