¿Cuáles son las mejores prácticas para modelar uniones atornilladas en simulaciones FEA de estructuras de automóviles?

1 Definición de contacto

Uno de los primeros pasos en el modelado de uniones atornilladas es definir el contacto entre la cabeza del perno, la tuerca y las piezas que se unen. Debe especificar el tipo de contacto, los pares de contactos, las propiedades de contacto y el estado del contacto. Dependiendo del software que utilice, es posible que tenga diferentes opciones para los tipos de contacto, como de superficie a superficie, de nodo a superficie o de nodo a nodo. También debe elegir las propiedades de contacto adecuadas, como el coeficiente de fricción, la rigidez de contacto y la presión de contacto. Por último, debe establecer el estado de contacto inicial, como adherido, deslizante o abierto, para reflejar el estado inicial de la articulación.

2 Aplicación de precarga

Otro paso importante en el modelado de uniones atornilladas es aplicar la precarga en los pernos. La precarga es la fuerza de tensión que se aplica al perno cuando se aprieta. La precarga afecta la rigidez, la resistencia y la vida a fatiga de la articulación. Existen varios métodos para aplicar la precarga en las simulaciones de análisis finito, como el control de desplazamiento, el control de fuerza, la carga de temperatura o los elementos de pretensión. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo de la complejidad, la precisión y el costo computacional. Debe seleccionar el método que se adapte a sus objetivos y supuestos de simulación.

3 Refinamiento de malla

Un tercer paso en el modelado de uniones atornilladas es refinar la malla alrededor de las áreas atornilladas. El refinamiento de la malla es necesario para capturar la concentración de tensión, la presión de contacto y la deformación del perno y las piezas. Sin embargo, el refinamiento de la malla también aumenta el número de elementos y nodos, lo que puede afectar al tiempo de cálculo y a la memoria. Por lo tanto, debe equilibrar la calidad de la malla y el tamaño de la malla. Puede utilizar estudios de convergencia de malla para determinar el tamaño de malla óptimo para la simulación. También puede utilizar técnicas de mallado adaptativo para refinar automáticamente la malla en función de los criterios de tensión o error.

4 Criterios de falla

Un último paso en el modelado de uniones atornilladas es definir los criterios de falla para el perno y las piezas. Los criterios de falla se utilizan para evaluar el factor de seguridad, el daño y la fractura de la articulación. Existen diferentes tipos de criterios de fallo, como los basados en el estrés, los basados en la deformación, los basados en la energía o los basados en el daño. Debe seleccionar los criterios de falla que coincidan con el comportamiento del material, la condición de carga y el modo de falla de su unión. También es necesario calibrar los parámetros de fallo en función de los datos experimentales o de los valores de la literatura.

El modelado de uniones atornilladas en simulaciones FEA de estructuras de automóviles puede ser una tarea compleja y desafiante. Sin embargo, siguiendo estas prácticas recomendadas, puede mejorar la precisión y la eficiencia de los resultados de FEA. También puede obtener más información sobre el rendimiento y la fiabilidad de las estructuras de su automóvil.

5 Esto es lo que hay que tener en cuenta

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