INVENTOR Y SU SIMULACIÓN CON EJERCICIOS

PRÓLOGO ........................................................................................................................................ xiii
PREFACIO ......................................................................................................................................... xiv
AGRADECIMIENTOS .......................................................................................................................... xvi
SOBRE EL AUTOR ............................................................................................................................. xvii
ACCESO A LOS FICHEROS CON LOS EJERCICIOS DEL LIBRO xviii
1. h p://www.vdssolutions.co.uk xviii
2. h p://vrblog.info xviii
3. h p://www.elsevierdirect.com/companions/9780123821027 xviii
CAPÍTULO 1 EL ENTORNO DE SIMULACIÓN DINÁMICA ................................................................. 1
Introducción ...................................................................................................................................... 1
Teoría básica de la simulación ............................................................................................................ 2
Mecanismos en lazo abierto y en lazo cerrado .................................................................................. 2
Mecanismos redundantes .................................................................................................................. 3
Propiedades de contacto .................................................................................................................... 5
Restitución ..................................................................................................................................... 5
Rozamiento .................................................................................................................................... 5
El flujo de trabajo en simulación ........................................................................................................ 6
La interfaz de Simulacion .................................................................................................................... 9
Explorador de simulaciones ........................................................................................................... 9
Área gráFIca para la simulación dinámica ....................................................................................... 9
Panel de simulación dinámica ...................................................................................................... 10
Reproductor de simulaciones ....................................................................................................... 11
ConFIguración y ajustes de la simulación ...................................................................................... 12
Ajustes adicionales ....................................................................................................................... 13
Uniones ........................................................................................................................................... 13
Tipos de uniones .......................................................................................................................... 14
Uniones estándar ..................................................................................................................... 14
Uniones giratorias .................................................................................................................... 15
Uniones deslizantes .................................................................................................................. 16
Uniones de contacto 2D ........................................................................................................... 16
Uniones de fuerza..................................................................................................................... 16
Tabla de uniones - un resumen de las uniones empleadas a lo largo del libro ............................ 17
Procedimiento para crear uniones ............................................................................................... 18
Ejemplo 1. Cuna de Newton - Agrupar componentes ............................................................. 18
Ejemplo 2. Mecanismo Whitworth de retorno rápido - Uniones automáticas ....................... 27
Ejemplo 3. Mecanismo deslizante - Convertir restricciones manualmente ............................ 32
Ejemplo 4. Mecanismo de levas - Crear uniones manualmente ............................................. 41
Uniones redundantes ................................................................................................................... 50
Resumen .................................................................................................................................. 61
Flujo de trabajo recomendado para evitar las uniones redundantes ........................................61
Restricciones del entorno ................................................................................................................. 62
GráFIco de entrada ........................................................................................................................ 62
Par de torsión ............................................................................................................................... 64
Tabla con restricciones de entorno (EC) - Resumen de las restricciones de
entorno empleadas en el libro ..................................................................................................... 65
El proceso de creación de restricciones de entorno ..................................................................... 65
Ejemplo 5. La cuna de Newton - Posición inicial,
contacto y fuerzas externas ...................................................................................................... 65
Ejemplo 6. Diseño CAM - Movimiento impuesto mediante
el gráFIco de entrada ................................................................................................................. 70
Ejemplo 7. Mecanismo Whitworth de retorno rápido - Par de torsión y
movimiento impuesto .............................................................................................................. 78
Análisis de resultados ....................................................................................................................... 83
GráFIco de salida ........................................................................................................................... 84
Restricciones de entorno del gráFIco de salida - Resumen de las
herramientas utilizadas en el libro ............................................................................................... 85
Procedimiento para el empleo de las herramientas especializadas
en el gráFIco de salida ................................................................................................................... 85
Ejemplo 8. Diseño CAM - Trazo de salida ................................................................................ 86
Ejemplo 9. Bola y escaleras - Eventos precisos ........................................................................ 93
CAPÍTULO 2 PROBLEMA DE DISEÑO 1 " EVALUAR UN MOTOR ................................................... 97
Uniones ilustradas con este problema de diseño ............................................................................. 97
Características y flujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................... 97
Introducción .................................................................................................................................... 97
El flujo de trabajo en el problema 1 ................................................................................................. 98
Uniones ....................................................................................................................................... 99
Conversión automática de uniones estándar y giratorias ........................................................ 99
Crear uniones giratorias manualmente .................................................................................. 102
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 106
Análisis de resultados ................................................................................................................. 108
CAPÍTULO 3 PROBLEMA DE DISEÑO 2 " EVALUAR UN GATO MECÁNICO .................................. 109
Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 109
Características y flujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 109
Introducción .................................................................................................................................. 109
El flujo de trabajo en el problema de diseño 2 ............................................................................... 112
Agrupar/soldar ........................................................................................................................... 112
Uniones ..................................................................................................................................... 115
Convertir manualmente las restricciones en uniones estándar ............................................. 115
Crear manualmente uniones no estándar .............................................................................. 117
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 120
Análisis de resultados ................................................................................................................. 121
CAPÍTULO 4 PROBLEMA DE DISEÑO 3 " EVALUAR MÚLTIPLES GATOS O ACTUADORES ............ 125
Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 125
Características y flujos de trabajo básicos introducidos con
este problema de diseño ................................................................................................................ 125
Introducción .................................................................................................................................. 125
El flujo de trabajo en el problema de diseño 3 ............................................................................... 127
Agrupar/soldar ............................................................................................................................127
Reestructurar los componentes en subensamblados .................................................................128
Uniones ..................................................................................................................................... 130
Convertir automáticamente las restricciones en uniones estándar ....................................... 134
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 146
Aplicar movimientos impuestos - GráFIco de entrada ........................................................... 153
Aplicar la fuerza de gravedad ................................................................................................. 155
Análisis de resultados ................................................................................................................. 155
CAPÍTULO 5 PROBLEMA DE DISEÑO 4 " AJUSTES AVANZADOS DE SIMULACIÓN ...................... 161
Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 161
Características y flujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 161
Introducción .................................................................................................................................. 161
El flujo de trabajo en el problema 4 ............................................................................................... 163
Uniones ..................................................................................................................................... 164
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 167
Análisis de resultados ................................................................................................................. 169
CAPÍTULO 6 PROBLEMA DE DISEÑO 5 " EVALUAR UN RESORTE ............................................... 179
Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 179
Características y flujos de trabajo básicos introducidos
con este problema de diseño ......................................................................................................... 179
Introducción .................................................................................................................................. 179
El flujo de trabajo en el problema de diseño 5 ............................................................................... 181
Agrupar/soldar ........................................................................................................................... 181
Uniones ..................................................................................................................................... 182
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 182
DeFInir el desplazamiento horizontal de la punta ................................................................... 185
DeFInir la fuerza como función del desplazamiento horizontal de la punta ........................... 186
Análisis de resultados ................................................................................................................. 190
Determinar el tamaño del resorte .......................................................................................... 190
Crear el resorte ....................................................................................................................... 196
Determinar la fuerza y la altura máximas en la punta del roturador ..................................... 199
CAPÍTULO 7 PROBLEMA DE DISEÑO 6 " EVALUAR UN RESORTE ............................................... 203
Uniones ilustradas con este problema de diseño ........................................................................... 203
Características y flujos de trabajo básicos introducidos con este problema de diseño .................. 203
Introducción .................................................................................................................................. 203
Asunciones/restricciones ........................................................................................................... 204
El flujo de trabajo en el problema de diseño 6 ............................................................................... 205
Uniones ..................................................................................................................................... 205
Convertir automáticamente las restricciones en uniones estándar ....................................... 206
Crear manualmente uniones no estándar .............................................................................. 208
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 209
Análisis de resultados ................................................................................................................. 210
Determinar la fuerza centrífuga máxima del rotor ................................................................. 214
Calcular el tamaño del resorte .................................................................................. 216
CAPÍTULO 8 PROBLEMA DE DISEÑO 7 " SIMULAR UNA CADENA CON ENGRANAJES ............... 217
Uniones ilustradas con este problema de diseño ............................................................................217
Características y flujos de trabajo básicos introducidos
con este problema de diseño ......................................................................................................... 217
Introducción .................................................................................................................................. 217
El flujo de trabajo en el problema de diseño 7
Etapa 1 - Concebir un proceso para simular un mecanismo
con cadena y engranajes ............................................................................................................ 219
Etapa 2 - Simular el mecanismo con cadena y engranajes ........................................................ 226
Uniones ..................................................................................................................................... 227
Restricciones de entorno ............................................................................................................ 230
Análisis de resultados ................................................................................................................. 231
Etapa 3 - Simular el mecanismo con cadena y engranajes, al completo ................................... 234
CAPÍTULO 9 ENTORNO PARA ANÁLISIS DE TENSIÓN ................................................................. 235
Método de los elementos FInitos - Introducción ........................................................................... 235
Tipos de elementos MEF ................................................................................................................ 236
Procedimientos para mejorar los resultados del MEF .................................................................... 237
Convergencia HP......................................................................................................................... 237
Análisis lineal y no lineal ................................................................................................................. 238
Análisis lineal .............................................................................................................................. 238
Análisis no lineal ......................................................................................................................... 239
Análisis estático - Introducción ...................................................................................................... 240
Singularidades de tensión .......................................................................................................... 241
Análisis modal - Introducción ........................................................................................................ 243
Frecuencias naturales - Teoría básica ........................................................................................ 245
Modos precargados .................................................................................................................... 246
Flujo de trabajo para el análisis de tensiones................................................................................. 247
Interfaz de usuario para el análisis de tensiones ............................................................................ 247
Explorador Stress Analysis para el análisis de tensiones ............................................................ 248
Ventana gráFIca Stress Analysis para el análisis de tensiones ..................................................... 248
Panel Stress Analysis .................................................................................................................. 248
La FIcha Administrar (Manage) ....................................................................................................... 249
Crear simulación ......................................................................................................................... 249
Análisis estático ...................................................................................................................... 250
Análisis modal ........................................................................................................................ 251
Contactos ............................................................................................................................... 252
Tabla paramétrica ....................................................................................................................... 253
La FIcha Material ............................................................................................................................. 255
La FIcha Restricciones (Constraints) ................................................................................................ 256
Restricciones FIjas ....................................................................................................................... 256
Restricciones Pin (de pasador) ................................................................................................... 256
Restricciones sin fricción ............................................................................................................ 257
La FIcha Cargas (Loads) ................................................................................................................... 257
Cargas generales ......................................................................................................................... 257
Cargas de cara ............................................................................................................................ 258
Cargas de cuerpo ........................................................................................................................ 258
La FIcha Contactos (Contacts) ..........................................................................................................259
Tipos de contactos ...................................................................................................................... 259
El proceso de creación de contactos .......................................................................................... 260
La FIcha Preparar (Prepare) ............................................................................................................. 261
ReFInar la malla manualmente ................................................................................................... 261
Ejemplo 1 - ConFIguración de malla (Mesh Se# ngs) ............................................................. 262
ReFInar la malla automáticamente (o convergencia automática) ............................................... 265
Ejemplo 2 - ConFIguración de convergencia ........................................................................... 265
Convergencia manual ................................................................................................................. 267
La FIcha Resultado (Result) ............................................................................................................. 268
Animar ....................................................................................................................................... 269
Sonda (Probe) ............................................................................................................................. 269
GráFIco de convergencia (Convergence Plot) .............................................................................. 270
La FIcha Mostrar (Display) ............................................................................................................... 270
Igual escala ................................................................................................................................ 271
Barra de colores......................................................................................................................... 271
IdentiFIcadores de sonda ............................................................................................................ 271
Mostrar valores máximos y mínimos.......................................................................................... 272
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 272
Visualizar resultados con transiciones de color suaves .............................................................. 272
Ajustar visualización de desplazamiento .................................................................................... 273
La FIcha Informe (Report) ............................................................................................................... 273
La FIcha Guía (Guide) ...................................................................................................................... 274
La FIcha ConFIguración de análisis de tensión (Stress Analysis Se# ngs) ......................................... 275
CAPÍTULO 10 PROBLEMA DE DISEÑO 8 " ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA
DE CARGAS EN MOVIMIENTO ............................................................................. 277
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 277
Introducción .................................................................................................................................. 277
El flujo de trabajo en el problema de diseño 8 ............................................................................... 278
Representación ideal .................................................................................................................. 278
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 279
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 283
Optimización .............................................................................................................................. 285
CAPÍTULO 11 PROBLEMA DE DISEÑO 9 " TRANSFERENCIA DE CARGAS
CON MOVIMIENTO MÚLTIPLE .............................................................................. 287
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 287
Introducción .................................................................................................................................. 287
El flujo de trabajo en el problema de diseño 9 ............................................................................... 288
Representación ideal .................................................................................................................. 288
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 289
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 294
CAPÍTULO 12 PROBLEMA DE DISEÑO 10 " ANÁLISIS DE SIMETRÍA CÍCLICA .............................. 299
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 299
Introducción .................................................................................................................................. 299
El flujo de trabajo en el problema de diseño 10 ............................................................................. 300
Representación ideal ....................................................................................................... 301
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 303
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 305
Optimización .............................................................................................................................. 312
CAPÍTULO 13 PROBLEMA DE DISEÑO 11 " ANÁLISIS DE SOLDADURA ....................................... 317
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 317
Introducción .................................................................................................................................. 317
El flujo de trabajo en el problema de diseño 11 ............................................................................. 318
Representación ideal .................................................................................................................. 319
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 320
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 325
CAPÍTULO 14 PROBLEMA DE DISEÑO 12 " ANÁLISIS DE ENSAMBLAJE
CON SOLDADURA INTEGRAL ............................................................................... 333
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 333
Introducción .................................................................................................................................. 333
El flujo de trabajo en el problema de diseño 12 ............................................................................. 334
Primera parte - Diseño del chasis con soldaduras
y radios de esquina para tubo estructural RHS .............................................................................. 335
Representación ideal .................................................................................................................. 335
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 336
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 341
Segunda parte - Diseño del chasis sin soldaduras
ni radios de esquina para tubo estructural RHS ............................................................................. 347
Representación ideal .................................................................................................................. 347
Reiniciar el análisis y analizar ..................................................................................................... 349
Optimización .............................................................................................................................. 351
CAPÍTULO 15 PROBLEMA DE DISEÑO 13 " OPTIMIZACIÓN DEL ENSAMBLAJE .......................... 353
Características básicas introducidas con este problema de diseño ................................................ 353
Introducción .................................................................................................................................. 353
El flujo de trabajo en el problema de diseño 13 ............................................................................. 355
Representación ideal .................................................................................................................. 355
Condiciones del contorno ........................................................................................................... 358
Ejecutar la simulación y analizar ................................................................................................ 363
Optimización ...................

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