Skip to content

Modelado de una unión remachada mediante un modelo de MSC.Nastran de elementos finitos.

30 octubre 2012

La mayor parte de los elementos que componen una estructura aeronáutica, están divididos en pequeñas partes que normalmente están unidas entre sí mediante remaches. Estas uniones y la distribución de cargas que generan son un capítulo esencial en el cálculo aeronáutico. La distribución de cargas entre estos componentes depende de diversos factores: propiedades de los materiales, dimensiones geométricas, rigidez de las placas unidas y rigidez de los remaches. Los modelos de elementos finitos (FEM), representan de una forma adecuada estas uniones para su posterior análisis.

MODELO DE ELEMENTOS FINITOS

Para el modelado de la unión utilizaremos el programa de modelado de elementos finitos MSC.NASTRAN. Para poder modelar correctamente una unión mediante remaches son necesarios introducir en el modelo los siguientes datos o características:

  1. Compatibilidad en desplazamientos entre el elemento de unión, remache, y las placas a unir.
  2. La rigidez a flexión y la cortadura del remache.
  3. Rigidez a bearing (aplastamiento o a cortadura) de la placa y el remache en la zona de contacto.

Con estas características se podrán obtener todos los datos necesarios para, mediante el análisis, evaluar los modos de fallo de la unión. Las cargas que deberán obtenerse son:

  • Composición de cortaduras resultantes por elemento de remache (barra) para comprobar la unión.
  • Combinación de cargas para la comprobación del aplastamiento (suma de cortaduras de cada barra).
  • Comprobación de circulante de la unión mediante las cargas de By-Pass obtenidas mediante freebody en la zona.

El siguiente esquema muestra de forma gráfica como se modela la unión, asemejándolo a un sistema de resistencias en serie. Cada resistencia indica una rigidez a cortadura combinación de las propiedades del remache y la placa. Representa la unión de cuatro placas  mediante un remache.

Este método para estimar una unión a cortadura calcula la proporción de carga que recoge cada remache. Esta modelización no considera la flexión de las piezas ni el efecto Poisson en las placas, no siendo necesario acudir a offsets en las barras aunque haya cambios de espesores.

MODELADO DEL REMACHE

El remache es modelado mediantes elementos D como CBAR o CBEAM (elementos amarillos del esquema) con sus correspondiente tarjeta de propiedades. La conexión entre elementos barra se realiza entre mediante nodos coincidentes, NiB. En esas uniones se colocan otros nodos, NiT, para modelar el comportamiento de la interacción placa-remache (se colocarán CBUSH entre los nodos como veremos más adelante). Los datos necesarios para las tarjetas de propiedades de las barras serán:

donde D es el diámetro del remache.

INTERACCIÓN ENTRE REMACHE Y PLACAS

El reparto de cargas en la unión se basará en las propiedades de rigidez que introduzcamos en el modelado y que caracterizan el comportamiento a cortadura de la unión. estas rigideces se representan como una rigidez traslacional en la dirección perpendicular al eje z del remache (direcciones x e y), definiendo el plano de cortadura y la rigidez rotacional sobre los mismos ejes. Como se indica, es necesario crear un sistema de coordenadas por cada remache para caracterizar las propiedades a rigidez.

Las propiedades a rigidez se materializan en el modelado mediante elementos CBUSH (en el esquema Bi). Cada par de nodos coincidentes, NiB y NiT, pertenecientes a la interacción remache-placa contiene uno de estos elementos asociado a la tarjeta de propiedades PBUSH, donde se definen las rigideces en función del sistema de coordenadas de cadas remache. La tarjeta PBUSH contiene los siguientes datos:

donde Ect y Ecp son los módulos de Young a compresión del remache y la placa respectivamente según las direcciones indicadas por i, siendo i=x, y. (según sistema de coordenadas del remache). La combinación de la rigidez del remache y de la placa nos da la rigidez total en cada dirección de cortadura (x e y). La inversa de esa suma se introduce en la tarjeta PBUSH.

En la tarjeta, las rigideces traslacionales son C1 (x), C2 (y) y las rotacionales K4 (x) y K5 (y). La rigidez en la dirección Z viene dada por las propiedades del CBAR o CBEAM.

Esta configuración debe repetirse para cada remache que componga la unión.

One Comment leave one →
  1. 11 junio 2013 10:05

    Greenhouses can also be built using landscape gardening and they can be incorporated inside of the garden collectively with a chilly-body.
    The UK, like many parts of the world, serves as a centre point for
    business and because of this, people are left with very little time to properly maintain their homes or property.
    If you choose a fountain that is too big for your garden it will dominate the
    area and eclipse your entire garden.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: