calcular en simulation

Calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation – Parte 3

Vamos con el tercer post de esta serie de cómo calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation.

Los anteriores fueron: Parte 1 y Parte 2

EJERCICIO 3: UNIÓN DE CHAPAS POR SOLAPE – SOLDADURA EN ÁNGULO

Se trata de comprobar el cordón de soldadura en ángulo dispuesto entre una chapa base y un tubo rectangular de espesor 5 mm, la chapa base la fijaremos en el espacio y al tubo lo someteremos a una fuerza de tracción de 50 kN aplicados en el extremo libre.

Contamos con dos sólidos independientes, a los que hemos asignado un acero S275JR.

Como la pieza terminada tiene que ser una entidad de tipo superficie debemos transformarla, para ello hacemos uso del comando Equidistanciar superficie y definimos las superficies en las caras externas del tubo con valor de equidistancia igual a 0 mm.

Acto seguido eliminamos el sólido de este tubo para quedarnos únicamente con la superficie que representará la cara externa de sus paredes.

Para poder seleccionar correctamente las aristas que queremos soldar debemos partir las caras laterales del tubo, para ello croquizamos una línea en el plano de testa de la chapa base y a continuación utilizamos el comando Línea de partición.

Cumplida esta condición iniciamos nuestro estudio de tipo Análisis estático y le damos el nombre CORDONES LATERALES.

En el gestor de simulación, bajo la carpeta de Piezas vemos que el material se ha asignado a todos los componentes porque ya ha sido definido en el gestor de diseño, pero para la superficie no se ha definido todavía el espesor real del tubo.

Editamos su definición e ingresamos el valor de 5 mm. En equidistancia elegimos Superficie inferior para que el espesor vaya hacia el interior del tubo.

En la carpeta Conexiones agregamos entonces el conector de tipo Soldadura de arista… en este caso elegimos el tipo Redondeo, de un único lado.

A continuación, en el primer campo, seleccionamos la cara de la superficie que representa la pieza terminada y en el segundo campo, seleccionamos la cara de la otra chapa, la arista se selecciona automáticamente.

Elegimos el Estándar europeo y cubrimos el resto de los datos como figura en la captura.

Creamos otro cordón idéntico para el lado opuesto.

Editamos ahora el contacto global para evitar que las caras en contacto se unan rígidamente, elegimos el tipo Sin penetración.

Ahora asignamos una sujeción de tipo

Geometría fija… a la cara inferior de la chapa base.

El siguiente paso es aplicar una carga de tipo Fuerza… sobre la arista del extremo libre del tubo, esta fuerza valdrá 50 kN o 50.000 N y será de tracción.

Ahora mallamos el modelo con una malla basada en curvatura y con los valores predeterminados.

Ejecutamos ahora el estudio.

En el menú contextual de la carpeta Resultados elegimos Definir trazado de comprobación de soldadura.

Aceptamos el PropertyManager

Nos aparece una ventana que nos informa de que todos los conectores de soldadura cumplen, el espesor de garganta teórico sería 2 mm pero el mínimo constructivo es de 3 mm.

pieza soldada y simulation

Calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation – Parte 2

Seguimos con la serie de posts de «Calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation»

Parte 1 – Ahora vamos con la parte 2, el caso práctico a resolver es el siguiente:

EJERCICIO 2: UNIÓN DE TUBO A TOPE EN T – SOLDADURA EN ÁNGULO

Se trata de comprobar el cordón de soldadura en ángulo dispuesto entre una chapa base y un tubo circular, la chapa la fijaremos en el espacio y el tubo lo someteremos a una fuerza de tracción de 200 kN aplicados en el extremo libre.

Contamos con dos sólidos independientes, a los que hemos asignado un acero S275JR.

pieza soldada simulation

Como la primera entidad ha de ser siempre la pieza terminada, es decir, la que no es pasante, y tiene que ser además una entidad de tipo superficie debemos transformar la pieza terminada en una entidad de tipo superficie, para ello hacemos uso del comando Superficie media… acto seguido eliminamos el sólido de esta chapa para quedarnos únicamente con la superficie que representará la fibra neutra de dicha chapa.

solidworks comandos

Cumplida esta condición iniciamos nuestro estudio de tipo Análisis estático y le damos el nombre SIN CARTELAS.

En el gestor de simulación, bajo la carpeta de Piezas vemos que el material se ha asignado a todos los componentes porque ya ha sido definido en el gestor de diseño, pero para la superficie no se ha definido todavía el espesor real de la chapa.

Editamos su definición e ingresamos el valor de 5 mm.

En la carpeta Conexiones agregamos entonces el conector de tipo Soldadura de arista… en este caso elegimos el tipo Redondeo, de un único lado.

A continuación, en el primer campo, seleccionamos la cara de la superficie que representa la pieza terminada y en el segundo campo, seleccionamos la cara de la otra chapa, que en este caso la estamos tratando como un sólido. Se selecciona de forma automática la arista de intersección de estas dos entidades.

En Orientación de soldadura debemos asegurarnos de que la flecha radial de la zona de gráficos apunte hacia fuera, esta flecha indica el lado por donde discurre el cordón.

estandar europeoAhora, elegimos qué normativa vamos a emplear para efectuar la comprobación y/o dimensionado del cordón, en este caso vamos a emplear el Estándar europeo que se basa en el Eurocódigo EC3.

Completamos el resto de los valores.

Como la pieza más delgada a unir tiene un espesor de 5 mm, el tamaño mínimo de espesor de garganta tendrá que ser de 3 mm, por otro lado, el tamaño máximo será 0,7 x 5 = 3,5 mm, nosotros escogemos 3 mm como tamaño estimado.

Ahora asignamos una sujeción de tipo Geometría fija… a la cara inferior de la chapa base.

El siguiente paso es aplicar una carga de tipo Fuerza… sobre la arista superior del tubo, esta fuerza valdrá 200 kN o 200.000 N y será de tracción.

Ahora mallamos el modelo con una malla basada en curvatura y con los valores predeterminados.

Nos aparece una ventana que nos alerta de que hay un conector de soldadura que no cumple, si lo seleccionamos en la lista, en la zona de gráficos nos informa del tamaño de soldadura necesario con valor 3,7 mm.

El problema es que no podemos utilizar un cordón de más de 3,5 mm de espesor. Una solución es disponer cartelas para agregar más cordón de soldadura.

Creamos entonces una nueva configuración a la que llamamos CON CARTELAS en la que modelamos una matriz de 8 superficies con esta geometría y dimensiones.

En lugar de iniciar un nuevo estudio, lo que haremos será copiar el existente ejecutando el comando Copiar estudio del menú contextual que aparece al clicar con el botón derecho del ratón en la pestaña del estudio SIN CARTELAS.

En el PropertyManager le damos al nuevo estudio el nombre CON CARTELAS y nos aseguramos de seleccionar la configuración correcta, esto es, CON CARTELAS.

De este modo ya tenemos todo definido excepto los espesores y las soldaduras de las nuevas piezas.

Editamos las nuevas superficies para asignarles el grosor de 5 mm.

solidworks simulation

Para soldar las cartelas empleamos el tipo de soldadura Redondeo, de doble lado para todas las aristas con los siguientes datos, la cartela siempre debe seleccionarse primero porque es la pieza terminada.

Ejecutamos este nuevo estudio y observamos que ahora sí cumplen las soldaduras.

calcular cordones de pieza soldada

Calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation – Parte 1

Este es el primero de una serie de posts en los que os enseñaré cómo calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation para los tipos de unión señalados en el siguiente cuadro a través de 4 ejercicios básicos.

solidworks pieza soldada

EJERCICIO 1: UNIÓN DE CHAPA A TOPE EN T – SOLDADURA EN ÁNGULO

Se trata de comprobar los cordones de soldadura en ángulo dispuestos entre estas dos chapas, la chapa horizontal la fijaremos en el espacio y la vertical la someteremos a una fuerza de tracción de 200 kN aplicados en el extremo libre, ambas chapas tienen un espesor de 10 mm

Contamos con dos sólidos independientes, a los que hemos asignado un acero S275JR.

pieza soldada

Cuando definamos los conectores de Soldadura de arista en SOLIDWORKS Simulation debemos seleccionar dos entidades a conectar, la primera entidad ha de ser siempre la pieza terminada, es decir, la que no es pasante, y tiene que ser además una entidad de tipo superficie que mallaremos con elementos finitos de vaciado. La segunda entidad puede ser tanto una entidad de tipo superficie o un sólido.

Dicho esto, debemos transformar la pieza terminada en una entidad de tipo superficie, para ello hacemos uso por ejemplo del comando Superficie media… acto seguido eliminamos el sólido de esta chapa para quedarnos únicamente con la superficie que representará la fibra neutra de dicha chapa.

tipo superficie solidworks

Cumplida esta condición iniciamos nuestro estudio de tipo Análisis estático y le damos el nombre por ejemplo SOLDADURA.

simulation

En el gestor de simulación, bajo la carpeta de Piezas vemos que el material se ha asignado a todos los componentes porque ya ha sido definido en el gestor de diseño, pero para la superficie no se ha definido todavía el espesor real de la chapa.

En la carpeta Conexiones agregamos entonces el conector de tipo Soldadura de arista… en este caso elegimos el tipo Redondeo, de doble lado.

  

A continuación, en el primer campo, seleccionamos la cara de la superficie que representa la pieza terminada y en el segundo campo, seleccionamos la cara de la otra chapa, que en este caso la estamos tratando como un sólido. Se selecciona de forma automática la arista de intersección de estas dos entidades.

solidworks arista

Ahora, elegimos qué normativa vamos a emplear para efectuar la comprobación y/o dimensionado del cordón, en este caso vamos a emplear el Estándar europeo que se basa en el Eurocódigo EC3.

Para esta norma:

resistencia a tracción solidworks

Además, hay unos mínimos constructivos que también hay que cumplir.

Con esta información completamos el PropertyManager del conector.

Como la chapa más delgada tiene un espesor de 10 mm y el acero empleado es un S275JR la resistencia a tracción vale 430 N/mm2.

El factor de correlación, por tratarse de un acero S275JR, vale 0,85

El factor de seguridad para calcular la resistencia de las uniones es siempre 1,25.

Como la chapa más delgada a unir tiene un espesor de 10 mm, el tamaño mínimo de espesor de garganta tendrá que ser de 3 mm, por otro lado, el tamaño máximo será 0,7 x 10 = 7 mm, nosotros escogemos 5 mm como tamaño estimado.

Ahora asignamos una sujeción de tipo Geometría fija… a la cara inferior de la chapa horizontal.

El siguiente paso es aplicar una carga de tipo Fuerza… sobre la arista superior de la chapa vertical, esta fuerza valdrá 200 kN o 200.000 N y será de tracción.

Ahora mallamos el modelo con una malla basada en curvatura y con los valores predeterminados.

Ejcutamos el estudio.

En el menú contextual de la carpeta Resultados elegimos Definir trazado de comprobación de soldadura.

Aceptamos el PropertyManager

Nos aparece una ventana que nos alerta de que hay un conector de soldadura que no cumple, si lo seleccionamos en la lista, en la zona de gráficos nos informa del tamaño de soldadura necesario con valor 6,2 mm.

Si pulsamos el botón Detalles… se abre el siguiente PropertyManager, en el cuadro superior se muestran las fuerzas resultantes en la arista por unidad de longitud.

Y en el cuadro inferior se muestran las tensiones normales y tangenciales de la garganta de soldadura, estos valores se refieren al cordón optimizado, esto es, para un espesor de garganta a = 6,2 mm

Tienen que cumplirse las siguientes condiciones:

simulación

WEBINAR: cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation

WEBINAR: Cómo calcular cordones de soldadura con SOLIDWORKS Simulation

GRACIAS A NUESTROS CLIENTES
Si eres cliente con mantenimiento activo, ya sabes que tienes a tu disposición a nuestro equipo de soporte técnico para llamarles siempre que lo necesites. Estamos atentos a las preguntas que nos hacéis e intentamos resolverlas lo más rápido posible.
Muchas gracias a nuestros clientes que nos mandan sus preguntas.

Hoy he creado esta webinar respondiendo a una demanda de un cliente que quizás sea de utilidad para vosotros también.

La pregunta es:
«¿Es posible dimensionar cordones de soldadura en SOLIDWORKS Simulation?»
Para ello os enseñaré cómo calcular cordones de soldadura para distintos tipos de unión.

Espero que os guste o no dejéis de mandarnos vuestras consultas a soporte@easyworks.es

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