Diseño-de-soldadura.docx

Diseño de soldadura Las piernas de soldadura se realizaron con un filete de 8mm de pierna. Lo cual nos genera una garganta de 5.66mm. g = 0.707 ∗ 8 = 5.66mm La soldadura está distribuida de la siguiente manera

Ilustración 1 Vista frontal de la soldadura Una vez que se calcula la garganta de la soldadura, se procede a encontrar el centroide del área de todo el conjunto de soldaduras.

x̅ =

1839.5 ∗ (2.83 + 33.49 + 212.83 + 243.49) + 1330.1 ∗ 123.16 1839.5 ∗ 4 + 1330.1 x̅ = 123.13 mm

y̅ =

1839.5 ∗ (162.5 ∗ 4) + 1330.1 ∗ 352.83 1839.5 ∗ 4 + 1330.1 y̅ = 191.63 mm

Ilustración 2 Centro de gravedad de las soldaduras Para el cálculo del esfuerzo cortante se procede a calcular los valores de J para todas las áreas resistivas de soldadura Ixx = Ixx1 + Ixx2 + Ixx3 + Ixx4 + Ixx5 Ixx1 =

1 1 b ∗ h3 + A ∗ 161.22 = ∗ 235 ∗ 5.663 + 1330.1 ∗ 161.22 12 12 Ixx1 = 34566784.62 mm4 Ixx2 = Ixx3 = Ixx4 = Ixx5

Ixx2 =

1 ∗ 5.66 ∗ 3253 + 1839.5 ∗ (191.63 − 162.5)2 = 17752352.71mm4 12 Ixx = 105.58 ∗ 106 mm4 Iyy = Iyy1 + Iyy2 + Iyy3 + Iyy4 + Iyy5 Iyy1 =

1 ∗ 5.66 ∗ 2353 = 6121231.042 mm4 12 Iyy2 = Iyy5 Por simetria

Iyy2 =

1 ∗ 325 ∗ 5.663 + 1839.5 ∗ (120.33)2 = 26639599.51 mm4 12

Iyy3 = Iyy4 Por simetria Iyy3 =

1 ∗ 325 ∗ 5.663 + 1839.5 ∗ 89.672 = 14795794.81 mm4 12 Iyy = 88.99 ∗ 106 mm4 J = Ixx ∗ Iyy = 194.57 ∗ 106 mm4

Esfuerzo cortante 𝜎𝑉 = 𝜎𝑉 =

𝑉 𝐴𝑟𝑒𝑠

7500 A1 + A2 + A3 + A4 + A5

𝜎𝑉 =

7500 1330.1 + 4 ∗ 1839.5 𝜎𝑉 = 0.86 𝑀𝑃𝑎

Tenemos momentos torsores y momentos flexionantes de valores: 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 7500 ∗ 210 = 1575000 𝑁 ∗ 𝑚𝑚 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 7500 ∗ 117.5 = 881250 𝑁 ∗ 𝑚𝑚 𝑀𝑚𝑖𝑛 = 2500 ∗ 210 = 525000 𝑁 ∗ 𝑚𝑚 𝑇𝑚𝑖𝑛 = 2500 ∗ 117.5 = 293750 𝑁 ∗ 𝑚𝑚

Calculo del esfuerzo flector 𝜎𝑏 = 𝜎𝑏 =

𝑀𝑦̅ Ixx

1575000 ∗ 191.63 105.58 ∗ 106

𝜎𝑏 = 2.85 [𝑀𝑃𝑎] 𝜎𝑏 𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑖𝑒𝑟𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝜁𝑏 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 Calculo del esfuerzo torsor 𝜁𝑇 = √𝜁𝑣 2 + 𝜁𝑏 2 𝜁𝑇 = √0.862 + 2.852 𝜁𝑇 = 2.97 [𝑀𝑃𝑎] 𝜌 = √191.632 + 123.13

𝜌 = 227.77 [𝑚𝑚]

𝜁𝑡 =

𝜁𝑡 =

𝑇𝜌 𝐽

881250 ∗ 227.77 194.57 ∗ 106

𝜁𝑡 = 1.03 [𝑀𝑃𝑎] 𝛽 = tan−1 (

191.63 ) 123.13

𝛽 = 57.27°

Cálculo del esfuerzo cortante total 𝜁𝑇𝑇 = √𝜁𝑣2 + 𝜁𝑡2 + 2 ∗ 𝜁𝑣 ∗ 𝜁𝑡 ∗ cos(𝛽) 𝜁𝑇𝑇 = √0.862 + 1.03 2 + 2(0.86)(1.03)cos(57.27)[𝑀𝑃𝑎] 𝜁𝑇𝑇 = 1.66 [𝑀𝑃𝑎]

𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = √𝜁𝑇𝑇 2 + 𝜁𝑇 2 𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = √1.662 + 2.97 2 [𝑀𝑝𝑎] 𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑚𝑎𝑥 = 3.40 [𝑀𝑃𝑎]

Análisis con Fatiga Para el análisis de fatiga se tomaron los valores de Tmin y Mnin y se obtuvieron los siguientes valores

𝜎𝑏𝑚𝑖𝑛 = 0.95 [𝑀𝑃𝑎] 𝜁𝑇𝑚𝑖𝑛 = 1.28 [𝑀𝑃𝑎] 𝜌 = 227.77 [𝑚𝑚] 𝜁𝑡𝑚𝑖𝑛 = 0.34 [𝑀𝑃𝑎] 𝛽 = 57.27°

𝜁𝑇𝑇𝑚𝑖𝑛 = 1.17 [𝑀𝑃𝑎] 𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 = 1.21 [𝑀𝑃𝑎]

Calculamos el esfuerzo medio y el esfuerzo de amplitud 𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑚𝑎𝑥 = 3.40 [𝑀𝑃𝑎] 𝜁𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 = 1.21 [𝑀𝑃𝑎] Medio ζm =

ζmax + ζmin 2

ζm =

3.40 + 1.21 2

σm = 2.305 MPa Amplitud ζa =

ζmax − ζmin 2

ζa =

3.40 − 1.21 2

ζa = 1.095 MPa Encontramos los valores reales de los esfuerzos por medio del valor del concentrador de esfuerzos kf. El valor de Kf se tomó de referencia filetes paralelos en el extremo con un valor de 2.7 ζm ∗ = ζm ∗ K fs ζm ∗ = 2.305 ∗ 2.7 ζm ∗ = 6.2235 MPa ζa ∗ = ζa ∗ K fs ζa ∗ = 1.095 ∗ 2.7 ζa ∗ = 5.265 MPa

Criterio de Goodman para análisis a fatiga 𝑆𝑠𝑢 𝑆𝑠𝑢 = ζm∗ + ∗ ζa∗ 𝐹𝑠 𝑆𝑒

Características del electrodo ER 70 S-3 Sut = 510 MPa 𝑆𝑠𝑦 = 393 𝑀𝑃𝑎 2 𝑆𝑠𝑢 = ∗ 𝑆𝑢𝑡 = 340 𝑀𝑃𝑎 3 El valor del Se=0.5*0.6805*0.85*1*Sut = 140.27 MPa De donde se obtiene un factor de seguridad de: 𝐹𝑠 = 4.35 Por lo que el diseño desarrollado se lo puede adoptar con mucha confiabilidad.