-
MTMTMTMT----SUPSUPSUPSUP----XXXXXXXXXXXX
REV00REV00REV00REV00
FFFF----RPRPRPRP----CUPCUPCUPCUP----17/REV:0017/REV:0017/REV:0017/REV:00
MMMMMMMMAAAAAAAANNNNNNNNUUUUUUUUAAAAAAAALLLLLLLL
DDDDDDDDEEEEEEEE LLLLLLLLAAAAAAAA
AAAAAAAASSSSSSSSIIIIIIIIGGGGGGGGNNNNNNNNAAAAAAAATTTTTTTTUUUUUUUURRRRRRRRAAAAAAAA
SISTEMAS CAE
INGENIERA MECATRNICA
-
1 DIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIO
Secretario de Educacin PblicaSecretario de Educacin
PblicaSecretario de Educacin PblicaSecretario de Educacin
Pblica
Dr. Reyes Tamz Guerra Subsecretario de Educacin Superior Dr.
Julio Rubio Oca Coordinador de Universidades Politcnicas
Dr. Enrique Fernndez Fassnacht
-
2 PAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGAL
Horacio Len Camacho (Universidad Politcnica Valle de Mxico)
Primera Edicin: 2006 DR 2005 Secretara de Educacin Pblica Mxico,
D.F. ISBN-----------------
-
3 NDICENDICENDICENDICE
NDICENDICENDICENDICE................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
3333 INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN
....................................................................................................................................................................................................................................................................................
4444 FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA
........................................................................................................................................................................................................................................................................................
5555 IDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE
RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE
APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
................................ 7777 PLANEACIN DEL
APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL
APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJE
....................................................................................................................................................................
9999 INSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS
DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACIN
....................................................................................................................................................
12121212 GLOSARIOGLOSARIOGLOSARIOGLOSARIO
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
23232323 BIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFA
....................................................................................................................................................................................................................................................................................
24242424
-
4
INTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCININTRODUCCIN
Este manual sirve al profesor para identificar los objetivos,
los contenidos y la programacin de unidades de aprendizaje,
correspondientes a la asignatura: Ingeniera Asistida por
Computadora (CAE). El manual detalla las habilidades y valores que
desarrolla el estudiante al cumplir con cada objetivo, tambin da
algunas directrices en cuanto a los instrumentos didcticos y de
evaluacin que podran aplicarse durante el curso.
Parte integradora de la formacin de un Ingeniero Mecatrnico es
el conocimiento del anlisis estructural de objetos mediante
herramientas poderosas de computo. Por tal razn se imparte la
asignatura de Ingeniera Asistida por Computadora, y en la cul el
alumno debe contar con un slido conocimiento de matemticas
avanzadas, como son las Ecuaciones Diferenciales, Clculo Vectorial,
Algebra Lineal, Mtodos Numricos, y Diseo Mecnico.
Dentro del CAE, existe una metodologa muy importante denominada
MEF (Mtodo de Elementos Finitos). Est metodologa ha sido
generalizada hasta constituir un potente mtodo de clculo numrico,
capaz de resolver cualquier problema de fsica formulable como un
sistema de ecuaciones, abarcando los problemas de la resistencia de
materiales, mecnica de fluidos, transferencia de calor, magnetismo,
etc,.
El MEF, en su generalidad consiste en analizar slidos sometidos
a esfuerzos y deformaciones en tres dimensiones, (x, y, z),
considerando a los materiales como dctiles o frgiles, y llevando el
anlisis hasta la obtencin de los criterios de falla, para
posteriormente hacer recomendaciones respecto a la optimizacin de
materiales, formas, estructura, dimensiones, peso, y cargas a las
que esta siendo sometido el elemento.
Esto obviamente surge con base en la necesidad de disear
productos a un costo competitivo, disear productos seguros, as como
manufacturar productos al primer intento.
La solucin de problemas fsicos y matemticos en tres dimensiones
a mano, genera un anlisis gigantesco, y provoca errores debido a la
complejidad de los clculos, por tal razn es necesario que el MEF,
sea asistido con software que auxilie a realizar la simulacin
numrica del comportamiento mecnico de los elementos en estudio,
como ejemplo: El anlisis de impacto en la puerta de un vehiculo, el
anlisis de las fuerzas a las que est sometido el ala de un avin, el
diseo de un envase de plstico, el diseo de piezas de mquinas, el
anlisis de flujo de un fluido en una tubera etc,.
Mencionado lo anterior se plantea que el objetivo de la
asignatura es:
Desarrollar en el alumno la capacidad de modelar y simular el
diseo de elementos mecnicos, que bajo un comportamiento de
esfuerzos y deformaciones, muestran resistencia a travs de los
diferentes materiales, restricciones y condiciones externas. As, el
alumno de Ingeniera Mecatrnica ser capaz de interpretar los datos
numricos, resultado del proceso de modelacin y simulacin, y
permitir que proponga alternativas de solucin que conduzcan hacia
la optimizacin del modelo analizado, por lo cul el alumno ser
competente en la Ingeniera asistida por computadora de elementos
mecnicos bsicos.
Para llevar al alumno hacia el cumplimiento de los objetivos de
aprendizaje se han distribuido las unidades de aprendizaje en:
Introduccin al Mtodo del elemento finito, Anlisis por Elementos
Finitos en 2d y 3d, Anlisis Esttico por MEF asistido por
Computadora, y aplicaciones del CAE en ensambles y fluidos.
Esta asignatura apoya al alumno en su formacin acadmica para que
pueda desarrollar sus conocimientos de integracin,
mecnico-electrnicos en asignaturas consecuentes como, Diseo
Mecatrnico I, y Diseo Mecatrnico II.
-
5FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA
Nombre: Ingeniera Asistida por Computadora
Clave:
Justificacin:
Con el uso de paquetes de cmputo de ingeniera asistida por
computadora (CAE) se pueden realizar diversos anlisis de un sistema
antes de construir el primer prototipo, lo que permite costos bajos
y un diseo ms eficiente del sistema. Adems, el alumno adquiere las
bases del mtodo de elemento finito (FEM) el cual se utiliza para el
modelado y simulacin de sistemas complejos de una manera sencilla y
confiable. Esta asignatura contribuye de manera directa a las
competencias de: Anlisis de Elementos Mecnicos en Condiciones
Estticas y Dinmicas, y Diseo de Elementos Mecnicos que Integran
Equipos Mecatrnicos.
Objetivo: Desarrollar la capacidad en el alumno para evaluar la
funcionalidad de diseos mecnicos y analizar los esfuerzos y
deformaciones de sistemas mecnicos en movimiento mediante el
modelado y simulacin en una herramienta de cmputo.
Pre requisitos:
Dibujo de Ingeniera Clculo Vectorial y Variable compleja Anlisis
Dinmico Ecuaciones Diferenciales Mtodos Numricos Diseo Mecnico
Mecnica de Fluidos
Capacidades
Identificar el entorno de aplicacin del MEF y explicar su
interpretacin fsica en una dimensin. Explicar la interpretacin
fsica del MEF en dos y tres dimensiones. Simular mediante CAE el
comportamiento de elementos de mquinas sujetos a cargas Simular
mediante CAE el comportamiento de ensambles y de fluidos en
recipientes sujetos a fuerzas, y o presiones
Estimacin de tiempo (horas) necesario para transmitir el
aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:
UNIDADES DE APRENDIZAJE
TEORA PRCTICA
presencial No
presencial
presencial No
presencial 1.- Introduccin al Mtodo del Elemento Finito
13 0 0 0
2.-Anlisis por Elementos Finitos en 2d y 3d
26 0 0 0
3.- Anlisis Esttico por MEF asistido por computadora
0 0 24 0
4.- Aplicaciones del CAE en ensambles con movimiento y
Fluidos
6 0 21 0
45 0 45 0 Total de horas por cuatrimestre 90 Total de horas por
semana: 6
FICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICAFICHA TCNICA
-
6Bibliografa:
1.- FENNER, Roger, Finite Element Methods for Engineers,
Imperial College Press, 1997
2.-BUCHANAN, George, Finite Element Analysis, Schaum`s Outlines,
McGraw Hill
3.- ADAMS, Vince, Building Better Products with Finite Element
Analysis, Onword Press
4.- COOK, Robert, Finite Element Modelling for Stress Analysis,
John Wiley
5.- CHANDRUPATLA, Tirupathi, Elemento Finito en Ingeniera,
Pearson
6.- BICKFORD, William, A First Course in the Finite Element,
7.- BURDEN, Anlisis Numrico, Grupo Editorial Iberoamericana
8.- STEWART, James, Clculo, conceptos y contexto, Thomson
Editores
9.- ZILL, Dennos, Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones,
Editorial Mc Graw Hill, 2002
10.- STREETER, Victor, Mecnica de los Fludos, Editorial Mc Graw
Hill
11.- Manual para el alumno, SolidWorks 2006
12.- Manual para el alumno, CosmosWorks 2006
13.- www.femur.wpi.edu
14.- www.cosmosm.com
15.- www.algor.com
16.- www.colorado.edu/mbs
17.- www.msc.com
18.- www.marc.com
19.- www.hks.com
20.- ansys.com
-
7
IDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE
RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE
APRENDIZAJEIDENTIFICACIN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Unidades de Aprendizaje
Resultados de Aprendizaje
Criterios de Desempeo
El alumno ser competente cuando:
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Horas Totales
1.-Introduccin al Mtodo del Elemento Finito (MEF)
El alumno identificar el entorno de aplicacin del MEF y explicar
su interpretacin fsica en una dimensin
Describa la Importancia del MEF
EC. Identifica los orgenes del MEF, Explica la clasificacin de
la mecnica computacional y su interpretacin fsica
3
Identifique las Ecuaciones bsicas para el anlisis MEF
EC. Explica las ecuaciones de esfuerzo- deformacin en 3d.
Describe el mtodo de Raleigh- Ritz y el mtodo de Galerkin
4
Identifique la terminologa bsica para el anlisis MEF en una
dimensin
EC. Explica la construccin del MEF Unidimensional, las
coordenadas y funciones de forma, el ensamble de la matriz de
rigidez, y las condiciones de frontera
6
2.- Anlisis por Elementos Finitos en 2d y 3d
El alumno explicar la interpretacin fsica del MEF en dos
dimensiones y Tres dimensiones
Analiza elementos bidimensionales (Armaduras) mediante MEF
EC. Formula la estructura de la armadura, identifica nmero de
elementos, nmero de nodos, determina la matriz de rigidez de cada
elemento de la armadura, ensambla la matriz de rigidez, encuentra
los desplazamientos nodales, y calcula los esfuerzos y fuerzas de
reaccin.
5
Analiza elementos bidimensionales mediante formas triangulares
en 2d
EC. Explica los elementos Isoparametricos Triangulares en 2d,
Obtiene la matriz de deformacin unitaria-desplazamientos, Obtiene
la matriz de rigidez, obtiene el vector de desplazamientos
global
5
Analiza elementos Isoparamtricos bidimensionales de orden
superior
EC. Explica las funciones de forma para cuadrilteros de 4 nodos,
9 nodos, Obtiene la matriz de rgidez del elemento, la matriz de
deformacin unitaria, los vectores de fuerza, y los vectores de
esfuerzo.
5
IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE
RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE
APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE
-
8Unidades de Aprendizaje
Resultados de Aprendizaje
Criterios de Desempeo
El alumno ser competente cuando:
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Horas Totales
Analiza elementos tridimensionales mediante MEF
EC. Formula las ecuaciones de rigidez del elemento slido, as
como los desplazamientos nodales en 3d
11
3.- Anlisis Esttico por MEF asistido por computadora
El alumno simula mediante software CAE, el comportamiento de
elementos de mquinas sujetos a cargas y restricciones
Realiza la simulacin de un elemento mecnico mediante software
CAE
EC. Explica el ambiente MEF asistido por computadora Describe
los comandos de software CAE, Crea el Modelo a analizar
5
EC. Selecciona los materiales, Identifica las restricciones,
Selecciona las cargas, Selecciona el Mallado
10
EP. Ejecuta el anlisis, Explica las tensiones, desplazamientos,
deformaciones unitarias, y factores de seguridad
5
EC. Evala los resultados del diseo y propone alternativas de
mejora
4
4.- Aplicaciones del CAE en ensambles con movimiento y
Fluidos
El alumno simula mediante CAE el comportamiento de ensambles con
movimiento y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o
presiones
Realiza la simulacin de dos o ms elementos mecnicos mediante
software CAE, con aplicaciones de Anlisis de Ensambles y de
Fluidos
EC. Realiza la modelacin MEF para componentes de Mquinas
ensambladas y que tienen movimiento.
15
EC. Realiza el anlisis MEF para fluidos en tuberas o recipientes
sujetos a presin y perdidas por friccin
12
-
9
PLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJEPLANEACIN DEL
APRENDIZAJEPLANEACIN DEL APRENDIZAJE
Resultados de Aprendizaje
Criterios de Desempeo (El alumno es
competente cuando)
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Instrumento de evaluacin
Tcnicas de aprendizaje
Espacio educativo Total de horas Teora Prctica
Aula Lab. otro HP HNP Hp HNP
El alumno identificar el entorno de
aplicacin del MEF y explicar su
interpretacin fsica en una dimensin
Describa la Importancia del MEF
EC. Identifica los orgenes del MEF, Explica la clasificacin de
la mecnica computacional y su interpretacin fsica
Cuestionario (SCAE0101-01)
Exposicin del Profesor
X
3 0 0 0
Identifique las ecuaciones bsicas para el anlisis MEF
EC.Explica las ecuaciones de esfuerzo- deformacin en 3d.
Describe el mtodo de Raleigh- Ritz y de Galerkin
Cuestionario (SCAE0101-02)
Exposicin del Profesor
4 0 0 0
Identifique la terminologa bsica para el anlisis MEF en una
dimensin
EC. Explica la construccin del MEF 1d, las funciones de forma,
el ensamble de la matriz de rigidez, y las condiciones de
frontera
Cuestionario (SCAE0101-03)
Exposicin del Profesor 6 0 0 0
El alumno explicar la interpretacin fsica del MEF en dos
dimensiones y tres dimensiones
Analiza elementos bidimensionales (Armaduras) mediante MEF
EC. Formula la estructura de la armadura, identifica nmero de
elementos, nmero de nodos, determina la matriz de rigidez de cada
elemento de la armadura, ensambla la matriz de rigidez, encuentra
los desplazamientos nodales, y calcula los esfuerzos y fuerzas de
reaccin.
Cuestionario (SCAE0201-01)
Exposicin del Profesor X 5 0 0 0
PLANEACIN DEL APRENDIZAJE PLANEACIN DEL APRENDIZAJE PLANEACIN
DEL APRENDIZAJE PLANEACIN DEL APRENDIZAJE
-
10
Resultados de Aprendizaje
Criterios de Desempeo (El alumno es
competente cuando)
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Instrumento de evaluacin
Tcnicas de aprendizaje
Espacio educativo Total de horas Teora Prctica
Aula Lab. otro HP HNP Hp HNP
Analiza elementos bidimensionales mediante formas triangulares
en 2d
EC. Explica los elementos Isoparametricos Triangulares en 2d,
Obtiene la matriz de deformacin unitaria-desplazamientos, Obtiene
la matriz de rigidez, obtiene el vector de desplazamientos
global
Cuestionario (SCAE0201-02)
Exposicin del Profesor
5 0 0 0
Analiza elementos Isoparamtricos bidimensionales de orden
superior
EC. Explica las funciones de forma para cuadrilteros de 4 nodos,
9 nodos, Obtiene la matriz de rgidez del elemento, la matriz de
deformacin unitaria, los vectores de fuerza, y los vectores de
esfuerzo.
Cuestionario (SCAE0201-03)
Exposicin del Profesor
5 0 0 0
Analiza elementos tridimensionales mediante MEF
EC. Formula las ecuaciones de rgidez del elemento slido, as como
los desplazamientos nodales en 3d
Cuestionario (SCAE0201-04)
Exposicin del Profesor
X 11 0 0 0
El alumno simula mediante software CAE, el comportamiento de
elementos de mquinas sujetos a cargas y restricciones
Realiza la simulacin de un elemento mecnico mediante software
CAE
EC. Explica el ambiente MEF asistido por computadora Describe
los comandos de software CAE, Crea el Modelo a analizar
Cuestionario
(SCAE0301-01) Exposicin del Profesor
X 15 EC. Selecciona los materiales, Identifica las
restricciones, Selecciona las cargas, Selecciona el Mallado
-
11
Resultados de Aprendizaje
Criterios de Desempeo (El alumno es
competente cuando)
Evidencias
(EP, ED, EC, EA)
Instrumento de evaluacin
Tcnicas de aprendizaje
Espacio educativo Total de horas Teora Prctica
Aula Lab. otro HP HNP Hp HNP
EP. Ejecuta el anlisis, Explica las tensiones, desplazamientos,
deformaciones unitarias, y factores de seguridad Prctica
mediante la accin (SCAE0301-02)
Exposicin del Profesor Solucin de Ejercicios en Laboratorio
X
9
EC. Evala los resultados del diseo y propone alternativas de
mejora
Solucin de Ejercicios en Laboratorio
X
El alumno simula mediante CAE el comportamiento de ensambles con
movimiento y de fluidos en recipientes sujetos a fuerzas, y o
presiones
Realiza la simulacin de dos o ms elementos mecnicos mediante
software CAE, con aplicaciones de Anlisis de Ensambles y de
Fluidos
EC. Realiza la modelacin MEF para componentes de Mquinas
ensambladas y que tienen movimiento.
Prctica mediante la accin (SCAE0401-01)
Exposicin del Profesor Solucin de Ejercicios en Laboratorio
X X 3 12
EC. Realiza el anlisis MEF para fluidos en tuberas o recipientes
sujetos a presin y perdidas por friccin
Prctica mediante la accin (SCAE0401-02)
Exposicin del Profesor Solucin de Ejercicios en Laboratorio
X X 3 9
-
INSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACININSTRUMENTOS
DE EVALUACININSTRUMENTOS DE EVALUACIN
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
((((SSSSCAE0CAE0CAE0CAE0101101101101----01)01)01)01)
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- En que consiste la metodologa del MEF?
2.- Describa la clasificacin de la mecnica computacional
3.-Cul es la diferencia entre el MEF y el MDF (Mtodo de
Diferencias Finitas)? 4.- Porqu ha tenido gran auge el desarrollo
del MEF?
CUMPLE : SI NO
(S(S(S(SCAECAECAECAE0101010101010101----00002222))))
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Qu es un Medio Continuo? 2.- Cmo se obtienen las ecuaciones
de esfuerzo- deformacin en un slido?
3.- En que consiste el mtodo de Raleigh- Ritz?
4.- Qu es Elasticidad? 5.- Cul es la ecuacin del principio del
trabajo virtual? 6.- Qu significa la siguiente ecuacin:
VM12
1 2( )2 2 3( )2+ 3 1( )2+:=
CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE 1UNIDAD DE APRENDIZAJE 1UNIDAD DE
APRENDIZAJE 1UNIDAD DE APRENDIZAJE 1
INTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN AL MTODO DEL
ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN AL MTODO DEL ELEMENTO FINITOINTRODUCCIN
AL MTODO DEL ELEMENTO FINITO
(S(S(S(SCAECAECAECAE0100100100101111))))
CUESCUESCUESCUESTIONARIOTIONARIOTIONARIOTIONARIO
-
CDIGO ASPECTO
((((SCAE0101SCAE0101SCAE0101SCAE0101----00003333))))
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- En una barra a 30 grados centgrados se aplica una carga
axial, P=600x103 N, de acuerdo a la figura 1. La temperatura se
eleva luego a 80 grados centgrados.
a) Ensamble las matrices K y F b)Determine los desplazamientos
nodales y los esfuerzos en los elementos
Figura 1
1.- Aluminio 2.- Acero
E1=70 x 109 N/m2 E1=200 x 109 N/m2
A1=900 mm2 A2=1200 mm2
1=23 x 10-6 por C 2=23 x 10-6 por C
2.- La estructura en la figura 2 est sometida a un incremento de
temperatura T=100 C. Determine los desplazamientos, los esfuerzos y
las reacciones en los soportes. Resuelva este problema a mano
usando el mtodo de eliminacin para manejar las condiciones de
frontera.
1.- Bronce 2.- Aluminio 3.- Acero
P1=60 kN P2=75 kN
E1=83 GPa E1=70 GPa E1=200 GPa
A1=2400 mm2 A1=1200 mm2 A1=600 mm2
1=18.9 x 10-6 por C 1=23 x 10-6 por C 1=11.7 x 10-6 por C
CUMPLE : SI NO
1 2
200 mm
300 mm
X
3
1 2
P
800 mm
P1 P2
600 mm
400 mm
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
((((SCAESCAESCAESCAE0000222201010101----01)01)01)01)
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Considere la siguiente armadura de cuatro barras, mostrada
en la figura. Para todos los elementos E=29.5 x 106 psi y Ae=1
in2.
a)Determine la matriz de rigidez elemental para cada elemento b)
Ensamble la matriz de rigidez estructural K para toda la armadura
c)Encuentre los desplazamientos nodales d)Recupere los esfuerzos
para cada elemento e)Calcule las fuerzas de reaccin
CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD DE
APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE 2222
ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS
EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS
FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)
CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO
40 in
1
2 3
4
45 in
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
1 2
4 3
40 000 Lb
50 000 Lb
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201----00002222))))
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Qu significa la matriz Jacobiana? 2.- Para la placa
bidimensional cargada que se muestra en la siguiente figura,
determine los desplazamientos de los nodos 1 y 2 y los esfuerzos en
los elementos usando condiciones de esfuerzo plano. Desprecie la
fuerza de cuerpo en comparacin con las fuerzas externas. E=30 x 106
psi, =0.25, Espesor, t=0.5 in
b)Obtenga la matriz de rigidez de los elementos c)Obtenga
vectores de desplazamiento nodal d) Obtenga el vector de
esfuerzos
CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE
APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2
ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS
EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS
FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)
CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO
2 in
3 in
1 2
3 4
e=1
e=2
2000 Lb 3000 Lb
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201----03)03)03)03)
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Para que sirven los elementos isoparamtricos de orden
superior?
2.- La figura siguiente muestra un cuadriltero de cuatro nodos.
Las coordenadas (x,y) de cada nodo se dan en la figura. El vector
de desplazamientos del elemento q es:
q=[0,0,0.20,0,0.15,0.10,0,0.05]T
Encuentre:
a)Las coordenadas x,y, de un punto P cuya posicin en el elemento
maestro est dada por e=0.5,n=0.5
b)Los desplazamientos u,v, del punto P CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE
APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2
ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS
EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS
FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)
CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO
X
Y (1,1) (5,1)
(6,6)
(1,4)
q1
q2
q3
q4
q5
q6
q7
q8
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201(SCAE0201----04)04)04)04)
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Cmo se obtiene el volumen de un elemento 3d, en funcin del
Jacobiano?
2.-Escriba la ecuacin de rgidez del elemento 3d
3.-Determine las deflexiones en los vrtices de la viga de
aluminio mostrada en la figura.
La Carga P es de 2670 N, las unidades dimensionales de la figura
estn en mm, E= 30 E6 psi, el mdulo v=0.3
CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2UNIDAD DE
APRENDIZAJE 2UNIDAD DE APRENDIZAJE 2
ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS
EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS EN 2DANLISIS POR ELEMENTOS
FINITOS EN 2D (SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)(SCAE0201)
CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO
P
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO:
SISTEMAS CAE FECHA:
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Estimado Usuario:
Usted tiene en las manos un instrumento de evaluacin que
permitir fundamentar las actividades que ha demostrado a travs de
su desempeo o en la entrega de sus productos
Conteste los siguientes planteamientos de forma Ordenada, Clara
y Limpia Le recordamos tomar el tiempo asignado para contestar y
desarrollar su contenido
CDIGO ASPECTO
(SCAE0301(SCAE0301(SCAE0301(SCAE0301----01)01)01)01)
Conteste de la manera ms clara posible lo siguiente:
1.- Cuales son los principales softwares para la aplicacin del
MEF en el mercado actual?
2.- Cmo se realiza la seleccin de materiales en un software
CAE?
3.- Cuantos tipos de restricciones se pueden aplicar en un mismo
modelo 3d?
4.- Qu diferencia existe entre una carga de presin no uniforme y
una carga trmica? 5.- Qu significa el tamao de malla en un CAE?
CUMPLE : SI NO
UNIDAD DE APRENDIZAJE 3UNIDAD DE APRENDIZAJE 3UNIDAD DE
APRENDIZAJE 3UNIDAD DE APRENDIZAJE 3
ANLISIS ANLISIS ANLISIS ANLISIS ESTATICO ESTATICO ESTATICO
ESTATICO POR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR
COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR COMPUTADORAPOR MEF ASISTIDO POR
COMPUTADORA (SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)
CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,:
SISTEMAS CAE FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Dada la siguiente pieza obtenga el anlisis de
esfuerzos, deformaciones, y resultados de acuerdo al criterio de
falla de Von Misses
La figura es ilustrativa, el facilitador proporciona tipo de
material , datos de cargas, restricciones y tipo de malla de
acuerdo al software utilizado
CDIGO ITEM CUMPLE OBSERVACIONES SI NO
SCAE0301-2 1.-Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?
En caso contrario, corregir
2.-Definio el Jacobiano? 3.-Definio el tamao de forma?
4.-Define el tipo de anlisis de falla adecuado?
5.-Identifica en que zonas del elemento mecnico es necesario
optimizar el material?
EJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO
PRCTICO
(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)(SCAE0301)
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,:
SISTEMAS CAE FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Simule los movimientos del mecanismo ensamblado,
calcule las fuerzas que desarrollan los componentes durante su
movimiento y realice el anlisis FEM adecuado. Las dimensiones son
proporcionadas por el facilitador, as como las velocidades de los
elementos.
CDIGO ITEM CUMPLE OBSERVACIONES SI NO
SCAE0401-1 1.-Cuenta con Ensamble CAD, sin errores?
En caso contrario, corregir
2.-Identifica la secuencia de movimientos (pieza 1 a pieza
7)?
3.-Identifica los elementos a analizar bajo FEM?
4.-Importa las cargas a FEM correctamente? Regresar al punto 3
5.-Realiza la ubicacin de restricciones correctamente?
6.- Realiza el mallado correctamente?
7.- Explica los resultados numricos para los criterios de
falla?
EJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO
PRCTICO
(SCAE0401(SCAE0401(SCAE0401(SCAE0401----1111))))
1
2
3
4
5
6
7
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,:
SISTEMAS CAE FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES Realice el anlisis del fluido en una tubera
accionada por una vlvula de bola.
a) El lquido a utilizar es Metanol
b) Paredes adiabticas y velocidad del fluido de 2 m/s
c) Identifique las condiciones de frontera, obtenga las
representaciones vectoriales de los resultados
d) Obtenga las trayectorias del Fluido
CDIGO ITEM CUMPLE OBSERVACIONES SI NO
SCAE0401-2 1.-Cuenta con Pieza en CAD, sin errores?
En caso contrario, corregir
2.- Las restricciones estn definidas correctamente?
3.-Explica los resultados obtenidos?
EJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO PRCTICOEJERCICIO
PRCTICO
(SCAE0(SCAE0(SCAE0(SCAE0444401010101----2222))))
Entrada del Fluido
Salida del Fluido
-
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN NOMBRE DEL CURSO,:
FECHA
NOMBRE DEL ALUMNO: FIRMA DEL ALUMNO:
NOMBRE DEL EVALUADOR: FIRMA DEL EVALUADOR:
INSTRUCCIONES
CDIGO ITEM CUMPLE OBSERVACIONES SI NO
GUA DE OBSERVACINGUA DE OBSERVACINGUA DE OBSERVACINGUA DE
OBSERVACIN
-
GLOSARIOGLOSARIOGLOSARIOGLOSARIO
DDDD Deformacin. Tendencia que sufre un material a ser
modificado en su forma bajo la accin de esfuerzos que afectan su
mdulo de elasticidad
EEEE Ensamble Unin de dos o ms componentes mecnicos en dibujo y
diseo mecnico Esfuerzo Accin que ejerce una fuerza sobre una
determinada rea
FFFF Falla Cuando se compara el esfuerzo y la resistencia en un
elemento a fin de determinar el grado de seguridad que tiene
MMMM MEF Mtodo de elementos finitos
Modelar Representar en forma matemtica el comportamiento a que
est sujeto un elemento, bajo cargas trmicas, estticas, cinticas y
determinar las condiciones que resultan de dicho comportamiento
SSSS Simular Generar el comportamiento de un elemento mecnico
bajo todas las condiciones de carga a que puede estar sometido, con
el fin de predecir su comportamiento.
-
BIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFABIBLIOGRAFA
1.- FENNER, Roger, Finite Element Methods for Engineers,
Imperial College Press, 1997
2.-BUCHANAN, George, Finite Element Analysis, Schaum`s Outlines,
McGraw Hill
3.- ADAMS, Vince, Building Better Products with Finite Element
Analysis, Onword Press
4.- COOK, Robert, Finite Element Modelling for Stress Analysis,
John Wiley
5.- CHANDRUPATLA, Tirupathi, Elemento Finito en Ingeniera,
Pearson
6.- BICKFORD, William, A First Course in the Finite Element,
7.- BURDEN, Anlisis Numrico, Grupo Editorial Iberoamericana
8.- STEWART, James, Clculo, conceptos y contexto, Thomson
Editores
9.- ZILL, Dennos, Ecuaciones Diferenciales con Aplicaciones,
Editorial Mc Graw Hill, 2002
10.- STREETER, Victor, Mecnica de los Fludos, Editorial Mc Graw
Hill
11.- Manual para el alumno, SolidWorks 2006
12.- Manual para el alumno, CosmosWorks 2006
13.- www.femur.wpi.edu
14.- www.cosmosm.com
15.- www.algor.com
16.- www.colorado.edu/mbs
17.- www.msc.com
18.- www.marc.com
19.- www.hks.com
20.- ansys.com