Malla, simulación y precisión de resultados

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motocross
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Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por motocross »

He tratado de buscar información valida sobre un análisis vitual en Solidworks vs un ensayo de la vida real y no lo he encontrado.

¿Alguien ha echo la prueba? O posee el link con el estudio.

El resultado de tensión y por lo tanto del factor de seguridad varia en mas de un 100% según la calidad de malla, yo no tengo la maquinaria para hacer un ensayo real y no quiero darme el tiempo todavía, si lo logro hacer lo publicare.

Lo que quiero hacer es un análisis de "flexión" sobre un perfil metálico de acero tipo a36 aproximadamente, aplicare distintas cargas y sabre cuando el perfil se ha deformado plasticamente y haré la prueba virtual casi exactamente igual a la vida real y comparare este resultado. Claramente mi examen real sera bastante precario y solo utilizare una escuadra perfectamente recta para saber si el perfil se ha doblado o no.

Con el resultado de esta prueba sabre interpetrar mejor los resultados de los análisis.

Alguien sabe de un estudio o un trabajo donde se vea este tema?

Empezare con una prueba y objeto simple, luego quiero repetir la prueba en un producto grande, veré si hay una relación matemática similar en las dos pruebas.

Pero me ayudaría bastante encontrar un estudio ya echo.

Por mi parte tengo 2 experiencias positivas con simulación (Estático, material isotropico), un objeto se me deformo plasticamente (sabia que iba a fallar según los resultados), aplique la carga y el objeto se deformo, en otro objeto utilice una carga que sabia que era segura y el objeto no fue deformado. El problema es que ambos objetos/productos son complejos de simular debido a si diseño y la configuración de la carga en la vida real, por lo tanto me gustaría hacer la prueba que mencione recién, seria un objeto simple y una carga simple, o encontrar un estudio para poder observar los datos y poder entender mejor los resultados.

Saludos

Última edición por Mondeo14 el Mar Mar 28, 2017 8:00 pm, editado 1 vez en total.
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motocross
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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por motocross »

Acabo de hacer está prueba con un ensamble pequeño (objeto pequeño tipo maneta de puerta), acá podéis ver el valor máximo de tensión en PSI utilizando malla estándar con transición automática, hay alrededor de 50.000 psi de diferencia entre la mas grande y la mas chica.

2mm 104.310
3mm 87.737
3.5mm 85.270
5mm 65.057
7mm 53.386
10mm 47.300
14mm 42.384
25mm 48.611
45mm 48.680

Quiero conocer la resolución o la aproximación a la realidad de un análisis real, ya se que es difícil lo que pido, pero me gustaría saberlo o hacer el ensayo.

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Ricardo
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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por Ricardo »

Hola motocross.

Dos cosas, primero hay que entender que el programa de simulación que trae SolidWorks es una versión muy simple y por lo tanto no se le puede pedir la exactitud de otros programas dedicados enteramente a simulación.

Por otro lado me parece normal que a mas definición de malla mas exactos sean los resultados, no obstante me parecen muy excesivas las diferencias que nos indicas.

Yo he hecho alguna prueba y entre la malla por defecto y la malla mas fina que es capaz de hacer SolidWorks nunca encuentro diferencias en mas de un 12% para tensión y del 1% para las deformaciones (en concreto 37'2 mm y 37'8 mm para una viga de 1'5 m de largo con una carga de 200 Kg.)

Podrías indicar que análisis quieres hacer para hacer pruebas y ver si mis resultados coinciden, gracias.

Saludos.

https://astemar-ricardo.blogspot.com

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motocross
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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por motocross »

Ok, es por eso que quiero hacer la "la prueba en terreno", para poder decidir si el resultado de la simulación fue apto o no.

Entiendo que mientras mas grande es la pieza usa una malla mas gruesa y mientras mas chica es mas fina, hay cierta relación entre el tamaño del objeto y la malla.

Por ejemplo si tu eres ingeniero (nose si lo eres) supongamos que tienes una viga de 100x50mm rectangular de 4mm de espesor y de 1.5 metros de largo, hagas la prueba que hagas necesitas que la viga soporte la carga justa que mencionas con un factor de seguridad muy leve, es decir que el fos sea de 1.4 - 1.7 , indicas que la carga máxima bajo ese nivel de seguridad, ¿Tu viga se deformaría si le aplico una carga que sobre pase tu factor de seguridad? Suponiendo 1.9. ¿Tu viga se deformaría? (Indique 1.4 suponiendo un factor de seguridad de "no saber exactamente la carga exacta"), por eso puse 1.4-1.7.

¿Utilizarías la malla por defecto de soliworks o la fina? ¿O utilizarías los parámetros "avanzados" y escogerías una malla mucho mas fina? (En el caso de que no puedas hacer un ensayo mecánico real)

A mi no me sucede eso de que varié un 12%, por ejemplo para asegurarme utilice el mismo archivo de un tutorial de solidworks, entre malla normal (predeterminada de la simulación) me da un valor de 194 mil psi y utilizando la malla fina me da un valor de 279 mil psi.

Entonces tengo la curiosidad de poder observar una simulación con solidworks y ejecutar esa simulación en la vida real.

Una pregunta de ingeniería o de materiales:

¿La fatiga de material siempre existe en un producto teóricamente cierto? Y está relacionada directamente con el factor de seguridad? Por ejemplo si un producto esta diseñado con un FOS de 2.5 contra uno similar pero de FOS 8 es mucho mas probable que falle antes el de FOS 2.5 cierto?? (Ambos productos diseñados para fallar en un solo sector del modelo)
¿Todo producto siempre esta sujeto a deformidades plásticas? (A nivel no visual "de grano"?). Es por eso que existe la fatiga de material?? ¿Todo producto siempre está sujeto a deformidades plásticas lo que hace que con muchas cargas cíclicas el producto falle?? ¿O sino porque existiría la fatiga? / ¿Existe una falla por fatiga por mal diseño que consiste en una deformidad plástica del producto cuando fue cargado pocas veces? ¿También existe una falla por fatiga que seria una grieta microscópica luego de muchas cargas cíclicas cuando dicho producto no fue expuesto a una carga superior a la diseñada?

Por ejemplo he visto chasis de remolques de camiones doblados que no son tan viejos (se ven atentamente que están un poco torcidos), digamos que un chasis no tiene tantas cargas cíclicas a como tendría un eje de levas de un motor de auto que gira a 5000 rpm y golpea las válvulas a cada rato en el motor y una falla por fatiga es probable recién luego de 10 años, entonces ese chasis de camión fue sometido a una tensión que supero su limite elástico por poco y se fue deformando plasticamente en poco tiempo (7 años) con pocas cargas cíclicas, a diferencia del eje de levas que puede tener un 10000% de mas cargas cíclicas principales que ese chasis de camión. NOTA: LOS CHASIS QUE HE VISTO son de carros hechizos que los llegan y los hacen sin ningún tipo de estudio.

Si alguien me ayuda que lo haga, si quieren, lo siento si parezco metido pero me gusta mucho esto, soy autodidacta y me gusta aprender y saber porque suceden las cosas.

Muchas gracias, perdón si dije algo errado solo estoy preguntando y pidiendo correcciones.

Saludos.

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DeSoya
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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por DeSoya »

Voy a meterme por medio que no tengo mucho que hacer y me aburro.

A ver, yo si tengo vistos estudios y papers de doctorados, trabajos de fin de carrera y demás y sí que existen diferencias entre un estudio por ordenador y la realidad, incluso utilizando un programa como ANSYS, pero con una máquina lo suficientemente potente y echándole tiempo al estudio, son diferencias pequeñas y descartables. Para eso sirven en ingeniería los factores de seguridad.

Intentar realizar una comprobación real contra el resultado del ordenador es una perdida de tiempo como pocas podrás encontrar a no ser que tengas un laboratorio digno de la NASA. Por utilizar tu ejemplo, tendrías que comprobar que tu viga mide realmente 100x50 y que tiene 4mm de espesor en toda su longitud, comprobar la rectitud de la viga, tendrías que hacer ensayos destructivos al material para comprobar realmente su tensión de rotura y de deformación, ya que estas tensiones que aparecen en las tablas de cada material son orientativas, primero porque la composición de cada acero normalizado está marcado por intervalos de componentes, no son fijas, segundo, porque puede haber fallos en la fabricación, y tercero, dependiendo del grosor de la chapa que te vendan, su dureza será diferente para el mismo acero. Después de comprobar todo eso, ponte a hacer un ensayo de particulas magnéticas o ultrasonidos para comprobar que tu viga no tiene defectos o grietas internas que te puedan falsear el estudio....

Adonde quiero llegar es, ¿si haces la comprobación, y la viga tiene una deformación que difiere un 8% de lo que dice tu ordenador, es culpa del ordenador, o de que las condiciones de la viga real no son como las de la ideal de tu ordenador?

En todo caso, incluso con un programa no especifico como Solidworks y con un estudio cuidado, te puedes olvidar de las diferencias. La cuestión depende de tantas cosas y es tan difícil que mejor se soluciona aplicando factores de seguridad y pista.

Si la pregunta que haces es de tu caso real que tienes que solucionar, copiala y pegala entera que no la he entendido con tanto fos y tanta pregunta seguida xD, explicalo mejor :).

Si tienes que resolver un ejercicio en Solidworks, y te dejan libertad de malla... pues mallalo al máximo que te permita tu máquina sin que se vuelva loca, si lo que quieres es exactitud. Ahora bien, Solidworks suele colocar una malla "razonable" al mallar, es una tontería poner un tamaño de malla de 0,1 mm a una viga de 2 metros o un tamaño de malla de 30mm a un objeto que mide 300mm, en el primer caso, un pc corriente no podrá hacer el estudio, y en el segundo caso te dará un resultado erróneo por ser demasiado simple.

Y eso sin meternos en si tu pieza tiene aristas, agujeros y demás, que deberías mallar con más cuidado alrededor de las discontinuidades dentro de una malla más general válida.

Si lo que quieres es hacer un estudio bueno, bueno, con Solidworks, busca por internet como hacer un estudio adaptativo-h o un estudio adaptativo-p, que son opciones que tiene el Solid un poco escondidas, pero hacen mejores estudios. Pero vamos, que depende para que lo quieras.... para mi proyecto de fin de carrera yo hice un adaptativo-h y tuve que hacerlo en los ordenadores de la universidad porque el pc de mi casa no podía con ello. Así que si es para un simple ejercicio teórico pues no merece la pena porque las diferencias no son tantas.

Al final se resume en que malla lo mas pequeño que puedas, pero que tampoco necesites a Skynet para hacer el estudio, porque es matar moscas a cañonazos.

Te voy a responder lo mejor que pueda a las preguntas que haces sobre ciencia de materiales:

Yo entiendo fatiga como esfuerzos cíclicos que acaban acortando la vida del material y provocando su rotura antes de que si ese objeto estuviera sometido a esfuerzos estáticos, en base a eso, te voy a responder.

Por lo tanto, para tu primera pregunta, no, un objeto solo sufre fatiga si tiene esfuerzos ciclicos.

Segunda, si y no, no verás la fatiga relacionada directamente con el fos, pero si que tienen que ver. El fos depende del cociente entre el esfuerzo máximo que puede soportar la pieza y el que le estás aplicando. Y la fatiga tiene que ver con con el esfuerzo máximo que aplicas a la pieza, el que puede soportar, como son esos ciclos de cargas, la dirección de las cargas, su acabado superficial, si hay discontinuidades como entallas, temperatura y un montón de cosas más.

Para concretar en tu pregunta, sí, está claro que a igualdad de condiciones, misma pieza, mismo material, misma forma, mismas cargas..., una pieza con un fos de 2,5 aguanta mucho menos a fatiga que una pieza con un fos de 8 porque está más exigida, pero si las piezas son diferentes en forma o cualquier cosa, no.

No entiendo lo de "visual no de grano", pero la respuesta es no, todo producto no está sujeto a deformaciones plásticas, si una pieza que diseñas se te deforma plásticamente durante su funcionamiento, es que estás bien jodido. Por eso en los cálculos no se utiliza la carga de rotura de los materiales, sino la carga de fluencia, antes de que el material empiece a fluir plásticamente, y se les ponen unos fos horripilantes.

La fatiga tiene que ver más con la nucleación de grietas y defectos, que se van acentuando por las cargas ciclicas menores a la tensión de fluencia del material, que con una deformación plástica "normal" del material, vamos, lo primero es fatiga de verdad, y lo segundo, es que está diseñado mal directamente.

Respecto a lo del chasis del remolque, no te olvides de que baches e irregularidades del terreno hacen variar la carga soportada por el constantemente, así que no te extrañe que sufran de fatiga, pero vamos, para doblar un chasis no hace falta fatiga, sino que se pase de su limite una sola vez para deformarlo. Si lo que te extraña es que sean otras cosas como un eje de levas que aguanten tanto tiempo a fatiga, hay muchas cosas que se diseñan a vida infinita para que teóricamente nunca fallen. Vamos, que se puede calcular que si no sobrepasas cierta carga para una pieza esta no fallará nunca aunque esté sometida a esfuerzos de fatiga.

Vaya coñazo he soltado. Espero que te ayude xD

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por Solanasaurio »

Puntazo para DeSoya. Muy buena esa explicación.

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por Mondeo14 »

El puntazo ya se lo he dado en el momento de terminar de leer esa impresionante explicación, que dicho sea de paso, me ha sonado a chino :44 :44
Pero si, se ha pegado una currada terrible argumentando sus ideas y la verdad, solo por eso se lo ha merecido. Yo como no tengo los conocimientos suficientes sobre la materia, me creo desde la primera letra a la última y si el lo dice, es porque es así.
En serio, me ha parecido una estupenda explicación que guardaré con especial interés.

Un saludo

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por DeSoya »

Gracias, me vais a poner rojo xD Además de toda una asignatura basada en Solid tuve un par más sobre materiales y sobre máquinas impartidas por maníacos, así que acabé hasta el gorro de la ley de Paris, de factores de concentración de tensiones y de la madre de alguno.

Mondeo, te lo pregunto ya que eres el administrador.... si me curro un post sobre estudios de fatiga en solid, en como hacer paso a paso, con ejemplos prácticos, enseñando a usar los estudios adaptativos que trae, y con un poco de explicación teórica para hacer estudios de fatiga decentes con sus curvas S-N y sus factores de tensiones, y lo coloco en el apartado del solidworks, ¿hay algun problema? ¿se le podria colocar una chincheta para que la gente lo consultase?

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Mondeo14
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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por Mondeo14 »

Desoya, si te curras un post como el que dices, te nombro presidente del Foro :44 :44
Eso ni se pregunta, toda información es bien recibida y mas por los que no sabemos nada de lo que comentas, pero que estamos dispuestos a leer hasta la última coma del escrito. Yo te animo (y creo que TODOS también) a que lo hagas, a ti te sirve para exponer todo lo que has aprendido, que veo no es poco y a los demás para enriquecernos. Pero como conozco al personal, te animo a que lo hagas en un pdf, para que lo descarguemos y guardemos. Y si quieres rizar el rizo y para que no se lo descarguen a "saco", le pones contraseña al pdf y nosotros le ponemos contraseña a la descarga, para que solo lo puedan bajar quien se lo merece, que ya estoy hasta los coj.. de los getas que solo entran para pillar lo que puedan.
Y lo publicas en el Rincón de los Tutoriales, ya le pondremos la chincheta para que este el primero :53

PD: Ahora me doy cuenta lo de Solid, así que publicalo en donde te parezca mejor.

Un saludo

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por DeSoya »

Mmmmm pues perfecto entonces, me pongo con el pdf para publicarlo, yo decía lo de un post para ir por entregas poco a poco, tardará un poco más, porque me temo que me va a salir un ladrillo bastante denso xD

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por Mondeo14 »

Con el pdf puedes hacer igual, capitulo a capitulo y cuando termines los uno en uno solo.
Y si quieres hacer un post, ya los publicaré en pdf como hice con los trabajos de Milimetro. Tu decides como hacerlo, como te sea mas cómodo y con tranquilidad, sin prisa. Es mejor tardar y hacer un buen trabajo a sacarlo deprisa y corriendo y mal.
Lo que decidas estaré de acuerdo y te apoyaré lo que pueda.

Un saludo

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Re: Malla, simulación y precisión de resultados

Mensaje por CarlosB »

Muy buena explicación DeSoya, un punto muy bien ganado.
Gracias

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