Enfoques de modelado para conexiones de cizalladura utilizando FEM

Artículo técnico

Para investigaciones más detalladas de las conexiones de enlace de corte o su entorno inmediato, la especificación del problema de contacto no lineal juega un papel importante. Este artículo utiliza un modelo sólido para buscar modelos de superficie comparables y simplificados.

Para conexiones de placa frontal rígidas con tensión de flexión predominante, se puede suponer que no se establece distorsión (elíptica parcial) del orificio en el área de los tornillos. Por lo tanto, para el modelado, los orificios a menudo se cierran con superficies rígidas o mediante una rueda de radios (hecha de varillas rígidas). Luego, los tornillos se conectan como barras de viga, ya que se necesita principalmente la rigidez axial.

Sin embargo, es diferente en las conexiones de los cojinetes de corte, en las cuales la transmisión de potencia tiene lugar mediante una fuerza de corte del tornillo y una fuerza de presión solo en una parte de la pared de perforación de la lámina. A continuación, se encuentra un enfoque de modelado para una chapa metálica sometida a esfuerzos centrales.

Figura 01 - problema

En el modelo de referencia inicial, tanto la chapa como el tornillo se mostraron como un sólido. Para el problema de contacto no lineal entre el cuerpo del perno y la superficie interna del orificio de la hoja, se definieron volúmenes de contacto delgados con fallas en la tensión.

Figura 02 - modelo de volumen

Modelo de comparación 1: Modelo de superficie con una rueda de radios hecha de varillas rígidas.

En su eje longitudinal, el perno se representa por medio de una barra de barra y el diámetro por medio de barras rígidas. Aquí, la rueda de radios se debe generar muy delicada, para capturar el cambio entre el contacto de presión y la junta abierta casi exactamente. Las varillas reciben un momento de unión en la pared del orificio. La propiedad de contacto no lineal se realiza con la no linealidad de la barra "falla en el tren". Alternativamente, la junta local del extremo de la barra podría estar provista de la no linealidad "fija si N negativa". Para que las varillas rígidas transporten la menor carga posible sobre la fuerza lateral y el sistema se mantenga estable, se usa un coeficiente de fricción (como en el modelo sólido) de 0.01.

Figura 03 - Modelo de comparación 1

Modelo de comparación 2: Modelo de superficie con una rueda de radios de barras de viga.

Modelado como modelo de comparación 1, solo con la diferencia de que la rueda de radios se ejecuta con barras de viga. Para utilizar las rigideces aproximadamente correctas, se supone que las dimensiones de la sección transversal de la barra son el grosor del área y el espaciado de las barras en el muro de perforación.

Figura 04 - Modelo de comparación 2

Modelo de comparación 3: Modelo de superficie con área de tipo "Membranzugzugfrei"

En lugar de la rueda de radios, ahora se inserta un área. Dado que existe un modelo relativamente masivo, la nueva área se establece al doble del grosor del área. La rigidez del tipo de superficie se elige para que esté "libre de membrana". Sólo pueden transmitirse fuerzas y momentos de compresión. Cuando se producen fuerzas de tracción de la membrana, los elementos FE correspondientes fallan.

Figura 05 - Modelo de comparación 3

Modelo de comparación 4: Modelo de superficie con línea de lanzamiento.

También en este modelo, el agujero está cerrado con una superficie. Para la transmisión de potencia no lineal, ahora se usa una versión de línea con la no linealidad "fija si vz negativa". De nuevo, los otros grados de libertad de traslación están provistos de una baja fricción.

Figura 06 - Modelo de comparación 4

Comparación y conclusión

Los modelos de superficie son preferibles al modelo de volumen debido a su menor esfuerzo de modelado y al tiempo de cálculo mucho más corto.

Al comparar los resultados, es sorprendente que debido a la rigidez sobreestimada, el primer modelo de comparación proporciona las deformaciones más bajas. La aplicación de las rigideces aproximadas a través de las secciones transversales, así como el uso de la línea de liberación, proporciona solo desplazamientos ligeramente más grandes que el modelo de volumen.

El modelo con la característica "sin membrana" proporciona las deformaciones más grandes, pero es el método más rápido en términos de modelado. De forma predeterminada, esta propiedad utiliza cinco niveles de carga, lo que prolonga el tiempo de cálculo.

Figura 07 - Resultados deformaciones

Si se compara la tensión de comparación de los cuatro modelos de superficie, entonces los voltajes son casi congruentes y comparables con las tensiones de volumen.

Figura 08 - Resultados tensiones

Palabras clave

Conexiones bondage de corte modelado.

Referencia

Descargas

Enlaces

Contacte con nosotros

Contacte con Dlubal Software

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD