Base del cálculo
Para realizar el cálculo, es necesario crear el modelo analítico pertinente y verificarlo con respecto a la norma o a la aprobación técnica general [3] de los productos individuales.
Verificación del modelo analítico
Primero, se debe comprobar la calidad de los resultados en un taladro. Para esto, es importante definir la configuración de la malla de EF o refinar la malla de EF en el área de perforación de tal manera que los resultados se correspondan con los valores requeridos especificados en DIN 18008.
La estructura base es una placa rectangular con perforación:
a = 300 mm
b = 600 mm
t = 10 mm
El resultado son las tensiones de un máximo de 48,2 N/mm². Están dentro del límite admisible de 46 a 52 N/mm² según la aprobación [3] y, por lo tanto, se puede usar el modelo.
Además de comprobar las tensiones en un taladro, es necesario comprobar el modelado del ajuste en el siguiente paso.
Las superficies del lado superior e inferior del accesorio se modelan utilizando sólidos de contacto, que solo pueden transferir esfuerzos de compresión. La rigidez del sólido se selecciona según la rigidez del accesorio de vidrio existente.
Por ejemplo, hay los siguientes valores de resultados:
Cara superior del material: E = 40 N/mm², G = 13,8 N/mm²
Lado inferior del material: E = 50 N/mm², G = 24,1 N/mm²
Al aplicar los límites de carga máximos permitidos FD/Z = 8 900 N y FQ = 5 100 N [3], se obtienen las siguientes rigideces:
Compresión Z/wZ = 19 347 N/mm
Tracción D/wD = 20 602 N/mm
Esfuerzo cortante Q/uQ = 5,247 N/mm
Al comparar los valores con la aprobación [3], todos los resultados están dentro de los límites admisibles:
15.386 N/mm ≤ cZ,D ≤ 24.372 N/mm
344 N/mm ≤ cQ
Por lo tanto, el modelo se puede utilizar más para el cálculo.
El último paso es la verificación de todo el modelo. Para esto, se fusionan ambas subestructuras modeladas previamente. Las dimensiones estructurales consideradas, así como los resultados requeridos, se refieren a las aprobaciones técnicas [3].
Los resultados mostrados en la figura 04 muestran una muy buena congruencia entre los resultados existentes y requeridos. Este modelo de elementos finitos verificado se utiliza además como base para el cálculo del sistema estructural real.
Cálculo mediante análisis por el método de los elementos finitos (MEF)
Como estructura con cargas a diseñar, se utilizará el sistema estructural descrito en la Parte 1 del artículo. Por lo tanto, las diferencias entre ambos tipos de cálculo se vuelven claras.
El modelo por el método de los elementos finitos creado anteriormente se insertará ahora en la estructura que se va a calcular. Se utilizan las tensiones resultantes para el cálculo.
El valor máximo de las tensiones en el área del taladro es σ = 29,22 N/mm². Por lo tanto, la razón de tensiones es η = 29,2/51,3 = 0,57.
Conclusión
Una comparación de los dos métodos de cálculo muestra claramente que puede haber ciertas diferencias entre las razones de cálculo calculadas. En el caso presente, la razón de tensiones es aproximadamente un 40% menor debido al análisis exacto. Aunque esto no se puede suponer generalmente, ilustra que un análisis por el MEF preciso a menudo puede tener ventajas.