Multidisciplinary analysis of steel plate of variable thickness in view of optimal design

Análisis multidisciplinar de chapa de acero de espesor variable con vistas a un diseño óptimo

El trabajo muestra la identificación del estado de deformación-estrés de placas parcialmente cargadas compuestas por dos elementos de diferentes espesores. Se analizan los procesos metalúrgicos que caracterizan la tecnología de soldadura de estructuras de acero. La interpretación matemática del estado de tensión local, a través del software desarrollado, permite un diseño óptimo de los parámetros geométricos de la placa o de los elementos portantes de la construcción de acuerdo con los criterios de tensión. El análisis comparativo de la deformación y la tensión equivalente obtenidas por el método analítico y el método de los elementos finitos (MEF), utilizando el paquete de software ANSYS 12, se constata la alta concordancia de los resultados en cuanto a valores y tendencias de distribución. La aplicación de los resultados de este trabajo es particularmente importante para el diseño óptimo de vigas de acero.

INTRODUCCIÓN

Una de las mayores exigencias planteadas a la metalurgia por la industria de la ingeniería es el desarrollo de aceros constructivos, con el fin de satisfacer los complejos requisitos de explotación y ser tecnológicamente razonables. La resistencia, la dureza y la ductilidad (tenacidad) son las propiedades mecánicas básicas del acero, que dependen directamente del contenido de carbono. La adición de Mn y Si influyen favorablemente en la relación entre la resistencia y la dureza, acero proeutectoide de los cuales están diseñados estructuras portantes. El artículo presenta un enfoque no convencional para el diseño óptimo de estructuras soldadas. Instalación de placas de acero de diferente espesor es adecuado para el estado de tensión de explotación, pero tales acciones pueden ser contraproducentes, si no se tomaron las medidas adecuadas para reducir la tensión residual. La aplicación de elementos de chapa de acero está significativamente representada en los diversos fines de la construcción. Los cálculos clásicos se basan principalmente en la teoría de las vigas lineales. Los modelos de vigas lineales no proporcionan la capacidad de identificar el comportamiento estructural en las áreas de cargas activas o reactivas, que se caracteriza por cambios significativos. Dichos cambios se establecieron en primer lugar durante el funcionamiento, y posteriormente se han llevado a cabo investigaciones experimentales apropiadas.

Estas investigaciones han demostrado que las tensiones son varias veces mayores que las obtenidas por el cálculo utilizando el modelo de tensión global.

Las investigaciones detalladas realizadas en la viga de estructuras geométricas constantes han confirmado que las tensiones reales pueden ser superiores en un orden de magnitud a las calculadas utilizando el modelo clásico de viga lineal.