Foros de SóloIngeniería

- 02 Nov 2009, 19:29 #192145

Hola a todos. Tengo una cuestión en la que no sé si estoy correctamente orientado.

Utilizo Autodesk Inventor para simular estados tensionales de piezas.

Simulo un espárrago de M10 en voladizo el cual soporta 130 kg transversalmente. Coloco las restricciones (un extremo fijo), la carga (en el extremo libre) y simulo. Según el Inventor dice que el espárrago presenta tensiones de 1500 MPa. La empresa me dice que el material con el que está hecho el espárrago tiene un límite elástico de 290 MPa y de rotura de 540 MPa. En teoría el espárrago rompe.

Bueno, pues aquí viene lo curioso.

Suelo tener disponibilidad de una máquina para ensayos de tracción, compresión,... Procedo a ensayar el espárrago de M10 que había simulado en Autodesk Inventor empleando unas restricciones "idénticas" a las de la simulación y aplicando una carga desde 0 kg hasta que rompa el mismo. Cual es mi sorpresa que el tornillo empieza a plastificar a 500 kg y rompe a unos 700 kg. Lo cual no coincide con la simulación ni de broma.

Y pensé que había hecho algo mal en la simulación. Después de muchas vueltas he pensado que el comportamiento del material pueda depender de la dirección de la carga aplicada (de lo que no estoy seguro).

Creo que el ensayo a tracción, longitudinal al eje del espárrago, te da un valor de límite elástico (en teoría el más desfavorable de todos los que puede presentar el material) de 290 MPa. Sin embargo, si calculase el límite elástico aplicando una carga transversal tendría un límite elástico mayor (porque en el ensayo aguanta hasta 700 kg!!).

Entonces, aunque el autodesk inventor me dice que rompe el espárrago al cargarlo transversalmente con 130 kg en la realidad no es cierto porque este puede aguantar 700 kg. ¿Esto es debido a que el límite elástico puede variar en función de la dirección de la carga? ¿o estoy equivocado? En caso de que varíe que puedo hacer para que la simulación no de ese resultado tan raro.

Gracias, y perdonad por las molestias.

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- 02 Nov 2009, 19:56 #192164

Ten en cuenta que los valores de Tensión admisible te los dan en unidades de área, es decir tracción compresión viene expresada en valores de Presión. sin embargo, una carga la aplicas en N, kg, tm... unidades de Fuerza.

Por otro lado, los valores reales serán siempre mayores a los teóricos, por aquello de curarse en salud

1 saludo.

Luis

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- 02 Nov 2009, 20:05 #192168

¿cual es la longitud de la viga que planteas? ¿por donde rompe el esparrago en el autodesk?:usuario

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Sólo sé que no sé nada
No nos hace falta valor para emprender ciertas cosas porque sean difíciles, sino que son difíciles porque nos falta valor para emprenderlas

- 02 Nov 2009, 20:16 #192171

ten en cuenta que una union atornillada trabajando a cortadura se diseña de tal manera que el par de apriete (tracción) hace que el rozamiento entre las dos piezas absorva mucho del cortante de la unión....

De ahi la no coincidencia. Tu montaje no es una cortadura pura. Afloja el tornillo y verás.

Saludos,

Luis

PD: y no entro a valorar factores como la entalla y demás. La realidad SIEMPRE es mucho mas compleja que una simulación.

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- 02 Nov 2009, 21:53 #192189

Hola balzasbravas
Tanto el límite eslástico o módulo de elasticidad o módulo de young (como lo quieras llamar),E, de la archiconocida Ley de Young así como el módulo de elasticidad transversal,G,que relaciona tensiones tangenciales con deformaciones angulares son propiedades intrínsecas de los materiales,es decir,que depende exclusivamente del material que utilizes y no depende ni de la dirección de la carga,ni de su módulo.
Espero que te de otra pista a tu problema.
Un saludo

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El plan Bolonia no es ni mejor ni peor es,simplemente,diferente.

- 02 Nov 2009, 23:55 #192205

Way menuda acogida!! Muchisimas gracias a todos por ayudarme. No pensaba que la gnte se volcara tanto.

He aprendido mucho de vuestras respuestas. Pero tengo todavía una duda ¿por que cuando ensayo una barra de acero a tracción y a cizalladura esa barra rompe a distintas fuerzas? ¿No debería romper exactamente a las mismas fuerzas?

Muchísimas gracias, y perdón por las molestias.

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- 03 Nov 2009, 07:49 #192215

No, la resistencia a cizalladura se suele tomar como 0.85 de la de tracción...

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If it can be broke then it can be fixed, if it can be fused then it can be split.

- 03 Nov 2009, 09:51 #192248

Una de las hipótesis básicas referentes al material de la resistencia de materiales es que el material es isótropo (mismas propiedades en todas direcciones).
Como bien dicen Goran y Luis M, una cosa es la tensión de límite elástico, y otra los esfuerzos que soportan las secciones de material

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- 03 Nov 2009, 17:48 #192360

Hola balzasbravas
Tanto el límite eslástico o módulo de elasticidad o módulo de young (como lo quieras llamar),E, de la archiconocida Ley de Young así como el módulo de elasticidad transversal,G,que relaciona tensiones tangenciales con deformaciones angulares son propiedades intrínsecas de los materiales,es decir,que depende exclusivamente del material que utilizes y no depende ni de la dirección de la carga,ni de su módulo.
Espero que te de otra pista a tu problema.
Un saludo

Uf, uf... pensé que no lo decia nadie!!!!

En fin, espero que las dudas que tienes sean sobre el PFC o alguna asignatura.

Si no estoy mal, creo que el problema que tienes es que estamos mezclando peras con manzanas, es decir:

1º Módulo de elasticidad = propiedad del material (solo del material, no de la forma, ni de la posición, ni de la migración de las aves...NO, solo del tipo de material).
2º Tensión = F/S , es decir, A menor superficie mayor tensión (y viceversa). A mayor fuerza mayor tensión (y viceversa).
3º Momento = F*d, es decir, a mayor distancia mayor momento, etc...
4º Un momento aplicado en una viga genera tensión.


Bien, con todo lo anterior deberás hechar 4 o 5 cuentas y reflexionar sobre si realmente el perno soporta mas tensión que la definida por sus límites elástico y de rotura antes de la plastificación y/o rotura o no. (Podria ser que si, por los coef de seguridad, el hecho de que no todas las probetas son iguales, etc... siempre hay una incertidumbre,pero te aseguro que no es de 200MPa.)


Te iba a poner un par de enlaces de la Wikipedia sobre el tema, pero la verdad que son muy pobres (una pena, pense que esto era casi culturilla general ), de modo que te recomiendo que cogas un libro sobre materiales de la biblioteca y le des un vistazo, los hay muy buenos y estos temas la verdad que en algunos sitios vienen muy bien explicados.

Un saludo.

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Admitámoslo, esto no es lo peor que me has visto hacer...

- 03 Nov 2009, 19:05 #192409

!! Muchisimas gracias a todos por ayudarme. .

Muchas gacias a ti por responder a nuestras preguntas.

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Sólo sé que no sé nada
No nos hace falta valor para emprender ciertas cosas porque sean difíciles, sino que son difíciles porque nos falta valor para emprenderlas

- 03 Nov 2009, 20:13 #192420

Hola balzasbravas,
Como ya te han comentado el estado de tensiones en los metales se considera de igual resistencia en todas las direcciones. El ensayo de tracción es para un estado tensional en una sóla dimensión y para fuerzas normales. Cuando tienes un estado tensional distinto tienes que buscar la tensión equivalente para hacerte una idea de lo que puede pasar. Si lo que tienes es cortadura pura, la tensión equivalente Se = T/Raiz(3). Luego la resistencia a la cortadura es un poco mayor de la mitad de la resistencia a la tracción.
Dicho ésto si hacemos números con tus ensayos tenemos para un espárrago (como dices) de M10 al que le has hecho en ensayo, que su resistencia a la tracción ha sido de 700 kg, luego la tensión de rotura será:
Su = 7000 / 58 = 121 N/mm2 = 121 MPa.
Si en lugar de un tornillo lo has hecho con un bulón de D=10 mm, el resultado es aún más desfavorable y, la verdad, más que acero parece hecho de plastilina .
El programa que has usado lo desconozco, así que no sé que habrá pasado, pero lo que está claro es que algo has debido hacer mal en el ensayo para obtener esos datos.
Saludos

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