El objeto de este estudio, es determinar analíticamente el comportamiento de un platillo, construido artesanalmente en Argentina.
El Método de los Elementos Finitos (MEF, en castellano o FEM, en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de expresiones matemáticas muy utilizado en diversos problemas de ingenieria y física.
El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver expresiones matemáticas asociadas a un problema físico sobre geometrías complejas. El MEF se usa en el diseño y mejora de productos y aplicaciones industriales así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complicados. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano.
Los ítems a considerar en este ensayo son:
> Comportamiento mecánico y resistencial, mediante la utilización de análisis por elementos finitos y herramientas de simulación.
Para ello, se establece un modelo en 3D, idealizando las condiciones reales de vinculación del objeto en estudio y su soporte, como así también los puntos de aplicación y fuerzas de de impacto más usuales.
> Conclusiones y decisiones.
El Método de los Elementos Finitos (MEF, en castellano o FEM, en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de expresiones matemáticas muy utilizado en diversos problemas de ingenieria y física.
El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver expresiones matemáticas asociadas a un problema físico sobre geometrías complejas. El MEF se usa en el diseño y mejora de productos y aplicaciones industriales así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complicados. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano.
Los ítems a considerar en este ensayo son:
> Comportamiento mecánico y resistencial, mediante la utilización de análisis por elementos finitos y herramientas de simulación.
Para ello, se establece un modelo en 3D, idealizando las condiciones reales de vinculación del objeto en estudio y su soporte, como así también los puntos de aplicación y fuerzas de de impacto más usuales.
> Conclusiones y decisiones.
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La tipología de platillo en estudio es del martillado manualmente, estilo turco, trabajo que no solo determina su forma sino que genera tensiones, lo cual produce sonidos imposibles de conseguir por un simple conformado hidráulico y mecanizado.
Figura 1. Dimensiones generales de un platillo G&h Ride 22” Custom Series.
Figura 2. Diagrama de tensiones y deformaciones en platillo G&h Ride 22” Custom Series. Vista superior. Se simuló un impacto puntual cercano al borde (edge). Obsérvese la ubicación de las tensiones máximas (en color rojo).
Este estudio tiene también por objeto establecer de la forma mas aproximada a la realidad, las tensiones que se verifican en las cercanías de la campana y del agujero central. Se consideran agujeros de 13 y 17 milímetros de diámetro, respectivamente.
Figura 3. Diagrama que muestra las tensiones en la zona central, para un agujero de 13 milímetros de diámetro. Vista superior.
Figura 4. Diagrama que muestra las tensiones en la zona central, para un agujero de 13 milímetros de diámetro. Vista inferior.
En estas dos primeras figuras, se comprueba que se generan mayores tensiones máximas en la cara superior del platillo. Estas tienen un valor del orden de los 927kg/cm².
Animación de acuerdo a las condiciones impuesta en el estudio teórico de G&h - Ride 22" Custom - Agujero 13 mm.
Figura 5. Diagrama que muestra las tensiones generales, para un agujero de 17 milímetros de diámetro. Vista superior.
Figura 6. Diagrama que muestra las tensiones en la zona central, para un agujero de 17 milímetros de diámetro. Vista superior.
Figura 7. Diagrama que muestra las tensiones en la zona central, para un agujero de 17 milímetros de diámetro. Vista inferior.
Animación de acuerdo a las condiciones impuesta en el estudio teórico de G&h - Ride 22" Custom - Agujero 17 mm.
En estas otras figuras, se comprueba que las tensiones máximas que se generan en ambas caras del platillo, son menores que las verificadas en el platillo con agujero de 17 milímetros. Estas tienen un valor del orden de los 720 kg/cm ², es decir casi un 30% menores a las del agujero de 13 milímetros.
CONCLUSION
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"Consideramos este dato de importancia, sobre todo en platillos de gran diámetro, ya que con un valor menor de tensiones, se reduce el riesgo de roturas por fatiga, muy comunes ante un uso intensivo. Como esta conclusión, basada en la práctica , y sustentada plenamente por un estudio teórico, es que decidimos a utilizar en platillos mayores a 20" agujeros de diámetro superior " .
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