Instituto Tecnológico Tecnológico Superior de San Andrés Tuxtla
Carrera: Ingeniería Electromecánica Materia: Diseño de ingeniería asistido por computadora Tema: nidad !"# Simulación en sistemas CAE $om%re de los alumnos: Comi &on'ále' Te Terps(core rps(core Matrícula: )*)+),! &rupo: -+,#A Catedrático: IEM .oel /rancisco 0a1a C2ipol )! de mar'o de ,+)3
Introducción" Hoy en día la industria nacional necesita adaptarse a las nuevas tecnologías emergentes que le permita simplificar, optimizar y elevar la calidad de los procesos de diseño y manufactura. Esto significa que es propicio el ambiente para la utilización de sistemas de diseño y manufactura asistidos por computadora CA!CA". #ara tal efecto, se $ace necesario implementar centros de formación profesional que se encuentren a la par del avance tecnológico para transmitir el suficiente conocimiento sobre sistemas de esta naturaleza.
!") Materiales en sistemas CAE" %ngenieros y desarrolladores de producto necesitan datos precisos sobre propiedades de materiales para el diseño de producto, an&lisis y simulación. 'os
datos
sobre
materiales
son
datos
(vivos).
Est&n
constantemente
evolucionando a trav*s de nuevos ensayos, an&lisis e investigación, o a medida que se actualizan las fuentes de referencia. +na gestión efectiva del ciclo de vida de las propiedades de cada material de tu compañía requiere las $erramientas especializadas de, el sistema líder en la gestión de la información sobre materiales. entro de tus $erramientas de CA, CAE o #'", conectando todos los datos sobre materiales al diseño, simulación y gestión del ciclo de vida del producto. entro de tus sistemas CA, CAE o #'", puedes abrir la ventana para rastrear la base de datos de materiales de tu empresa. En la imagen superior, el usuario est& asignando materiales encontrados en la base de datos a algunas piezas del modelo CA. Adem&s, las opciones de seguridad proporcionan que los diferentes usuarios sólo puedan ver datos para los que est*n autorizados. +na vez escogidos los materiales, datos de propiedades o modelos que necesites, *stos estar&n disponibles en el softare $u*sped, de forma inmediata y con total trazabilidad. A$ora es sencillo aplicar los datos de materiales de tu base de datos corporativa. En un solo clic podr&s asignar un material a partes específicas de tu modelo CA, o importar un modelo de material para su uso en una simulación con CAE. 'os datos de modelos que $an sido importados dentro del programa CAE el usuario est& así preparado para establecer los par&metros de su simulación y ponerla en marc$a utilizando datos sobre materiales consistentes, fiables y trazables. +na vez que los datos sobre materiales $an sido asignados a los diseños o productos en tu sistema CA o #'", estos datos est&n disponibles para su uso en
cualquier lugar en el que se traba-e con ese diseño o producto, a lo largo de todo el ciclo de vida del producto. #or e-emplo, la imagen superior muestra el cuadro de especificaciones y notas dentro de un diseño generado desde el paquete CA / se puede observar el código del material y el tratamiento superficial, que proceden directamente de la información del material en la base de datos. 'os datos de materiales asignados no son datos est&ticos. En tu base de datos se conserva la trazabilidad de todos los materiales de forma activa, en constante actualización. Cuando asignas un material a una pieza en CA o CAE, los datos asociados a ese material son capturados de forma autom&tica, incluyendo no sólo el registro de la base de datos sino la
versión de
tal registro. Cuando vuelvas a
acceder a tu modelo CA o CAE, 0ateay inmediatamente te dir& si e1iste alguna versión actualizada de ese material 2mostrado en la imagen superior3 y t4 eliges si quieres actualizar tu modelo. Adem&s, gracias a esta cone1ión activa con el registro de cada material en la base de datos, cualquier usuario autorizado puede acceder en todo momento a datos adicionales para, por e-emplo, $acer una simulación no lineal o un an&lisis de costes
!", Condiciones de cargas ( restricciones de las partes" ebe tenerse en cuenta si el diseño de las cone1iones queda regido por cargas muertas y vivas 4nicamente, por cargas muertas, vivas y de viento, o por una combinación en la que intervenga. 'as cargas y restricciones son necesarias para definir el entorno de servicio del modelo. 'os resultados del an&lisis dependen directamente de las cargas y restricciones especificadas. 'as cargas y restricciones se aplican a entidades geom*tricas como operaciones que se asocian completamente a la geometría y se a-ustan autom&ticamente a cambios geom*tricos. #or e-emplo, si se aplica una presión 0 a la cara del &rea A), la fuerza equivalente aplicada a la cara es 0A). 5i se modifica la geometría de manera tal que el &rea de la cara cambia a A,, la fuerza equivalente autom&ticamente cambia a 0A,. 5e necesita volver a mallar el modelo luego de realizar cualquier cambio en la geometría para actualizar las cargas y restricciones. Al crear un estudio, el programa crea una carpeta Su4eciones y Cargas externas en el gestor de 5imulation. El softare agrega un elemento en la
carpeta Su4eciones o Cargas externas para cada carga o restricción que se defina en una o m&s entidades. 'os tipos de carga y restricciones disponibles dependen del tipo de estudio. El #roperty"anager correspondiente aplica una carga o una restricción6 se puede acceder
a
*l
$aciendo
clic
con
el
botón
secundario
en
la
carpeta Su4eciones o Cargas externas en el gestor de 5imulation, o $aciendo clic en Simulation, Cargas5Su4eciones. 7tros tipos de cargas estructurales est&n disponibles por medio de funciones especiales, como la importación de cargas desde 5olid8or9s :lo 5imulation o 5olid8or9s "otion.
;ambi*n puede aplicar cargas o restricciones seleccionando la función deseada en el Administrador de comandos de 5imulación o la barra de $erramientas de 5imulation.
!"! Mallado del modelado !D" +sualmente se traba-a con el m*todo de los elementos finitos, siendo necesario mallar la pieza en pequeños elementos y el c&lculo que se lleva a t*rmino sirve para determinar las interacciones entre estos elementos. "ediante este m*todo, por e-emplo, se podr& determinar qu* grosor de material es necesario para resistir cargas de impacto especificadas en normas, o bien conservando un grosor, analizar el comportamiento de materiales con distinto límite de rotura. 7tra aplicación importante de estos sistemas en el diseño de moldes es la simulación del llenado del molde a partir de unas dimensiones de *ste dadas, y el an&lisis del gradiente de temperaturas durante el llenado del mismo. 'a "alla de tri&ngulos < es una colección de tri&ngulos y v*rtices que apro1iman una superficie en <. Aunque el campo de aplicación de la generación autom&tica de una malla triangular, $a sido tradicionalmente la obtención de modelos digitales de elevaciones del terreno, su aplicación es muc$o m&s amplia. Cualquier variable espacial relacionada con una cierta tipología, es susceptible de ser modelizada como una superficie tridimensional, en la que la cota de cada punto es el valor de la variable a estudiar. #ara saber cómo podríamos descomponer un ob-eto con todas sus partes, la mínima regla es la teoría del sistema de visión $umano. #ara interpretar cómo los seres $umanos pueden descomponer un ob-eto en mallas, podríamos desarrollar un algoritmo de segmentación de malla ya que adem&s *ste nos permite obtener un nivel superior de descripciones del ob-eto en cuestión. #ara la generación autom&tica de una malla triangular e1isten distintos estudios y algoritmos. #or e-emplo, $ay algoritmos que parten de una nube de puntos irregularmente distribuidos y procurando definir cada tri&ngulo lo m&s regular
posible 2el caso óptimo, tri&ngulos equil&teros3 permiten la creación de una malla de tri&ngulos. #artiendo de una distribución irregular de puntos a los que se les $a asociado una cierta variable, por e-emplo su cota, si estamos $ablando de un terreno o el valor de la contaminación ac4stica en una cierta zona urbana, e1isten t*cnicas para interpolar dic$a variable en cualquier otro punto de la zona en la que no disponemos de su valor mediante un proceso de medición directo. "ientras que algunos de estos m*todos est&n desarrollados a partir de una interpolación que utiliza
algoritmos
de
=patc$es>,
superficies
cuadr&ticas,
interpolaciones
polinómicas, etc.6 la t*cnica $abitualmente utilizada es la basada en los polígonos de ?oronoi y la triangulación de elaunay para así obtener una malla triangular, lo m&s regular posible, tal que los v*rtices de los tri&ngulos que conforman la malla sean los puntos inicialmente dados. +n m*todo de compresión de una malla con pluralidad de v*rtices, es decir, que cada v*rtice se caracteriza por un grado igual al n4mero de bordes incidentes y con la casi totalidad de v*rtices en un orden consecutivo. Así generamos una lista con la tipología de los grados de los v*rtices en orden consecutivo y el código de secuencia de señales con la tipología de la lista. +na utilidad de las mallas de tri&ngulos podría ser para sistemas de reconocimiento de ob-etos, la comprensión de una escena, y las características del modelado. +na malla de tri&ngulos, construida a partir de tiras, en abanico y posiblemente tri&ngulos independientes, generalmente se obtienen mediante un mosaico de ob-etos poligonales.
!"* Simulación de la pie'a" E1iste cierta incertidumbre cuando un diseño pasa a la fase de fabricación, ya que no se puede asegurar que las características elegidas del diseño 2como material y forma3 son las m&s adecuadas para el producto final. Este $ec$o puede $acer que se aplique un sobredimensionado general de las piezas, que se traduce en un empleo e1cesivo de material. En este sentido, con este softare se conoce de primera mano aquellas $erramientas de simulación que pueden ser 4tiles para predecir el comportamiento que tendr&n las piezas diseñadas, ba-o unas condiciones determinadas. Estos estudios pueden ofrecer a la empresa una venta-a competitiva, ya que es capaz de predecir el comportamiento de las piezas o con-untos antes de la fase de fabricación. Adem&s, son una perfecta $erramienta para innovar en diseños nuevos, pudiendo asumir la realización de modelos m&s arriesgados, ya que el diseñador puede evaluar de antemano cómo se comportar& el nuevo modelo e incluso si estar& dentro de normativa. 5on simulaciones que se realizan a partir de un modelo CA en < que, realizando cambios en las variables de diseño y tipos de materiales, permiten al diseñador@ #redecir el comportamiento estructural y cinem&tico de los elementos de los -uegos de actividad diseñados. 7ptimizar el dimensionado de los elementos para el a$orro de costes. #redecir el cumplimiento de las normativas de seguridad aplicables, en este caso, la +BEEB D y la +BEEB DDF. 5ustitución o estudio de distintos materiales. Comprobación estructural en nuevos diseños.
;odo ello utilizando $erramientas avanzadas de simulación por elementos finitos, y simulación din&mica. #ara ello se dispone de las $erramientas CAE. El avance de este tipo de $erramientas, $ace que cada vez se puedan abarcar proyectos m&s comple-os y simular con-untos con diferentes materiales, como por e-emplo metales, pl&sticos o composiciones, etc. #ara poder realizar una simulación es necesario disponer previamente de los siguientes datos@ "odelo en CA < dimensiones. #ropiedades mec&nicas de los materiales que se quieren utilizar para cada pieza 2especialmente las siguientes características@ densidad, límite el&stico, coeficiente de #oisson y módulo de Goung3. En el caso de plantear una simulación para verificar la bondad del diseño de acuerdo a la normativa de seguridad aplicable, $ay que realizar la preparación y programación de los requisitos del apartado correspondiente que se desee simular.
!"6 Interpretación de resultados"
!"- 7eporte de resultados"
Conclusión" Es importante que el nuevo ingeniero este familiarizado con la integración de CAE para lograr un uso eficiente de la computación como instrumento de traba-o y como una simulación de practica diaria, ya que nos permitir& $acer una me-or simulación de piezas, incluyendo materiales, resistencia o fallas.
