Anàlisi numèrica de l'assaig a tracció de dues xapes d'acer unides mitjançant cargols

Abstract

Aquest projecte estudia com establir un model tridimensional d’elements finits que permeti predir la resistència d’una unió a tallant cargolada entre dues xapes d’acer de petit gruix; d’estructura similar a les que podem trobar en les construccions residencials de tecnologia nord-americana, anomenades Residencial Steel Framing. Per tal de validar el model numèric definit, aquest es crea fidel a una estructura assajada en el Laboratori de Resistència de Materials de l’ETSEIB. El software utilitzat ha estat el programa ANSYS v.8; amb ell s’ha definit un model numèric d’elements sòlids tridimensionals per una anàlisi estàtica i no-lineal que ens permeti predir la resistència màxima de la unió definida a partir d’una corba “Tensió- Deformació” del material trobada, una pretensió fixada i un coeficient de fricció controlat. A més a més, estudiem la rigidesa de les parelles de contacte Superfície-a-Superfície modelades en les zones intermitges dels diferents elements que conformen el model (Xapa-Xapa, Xapa-Cap del cargol, Xapa-Femella, Forat xapa-Eix cargol). Les conclusions extretes d’aquest projecte són les següents: • El coeficient de fricció introduït mitjançant el material (MU) fa variar de forma molt important el valor de força màxima (Fmàx.) que s’obté en l’anàlisi numèrica. A més a més, la relació (μestàtica/ μdinàmica) afecta de manera important al comportament del model. • L’existència o no de pretensió en el cargol influeix també en el valor de Fmàx. resultant en el model numèric; tot i que a partir d’una certa pretensió aplicada el sistema acaba responen amb uns valors de F similars. màx. • La rigidesa establerta entre les zones en contacte és important en quan a ajustar el resultat del model (F) i el seu comportament. màx. • La rigidesa del sistema numèric no es correspon en cap moment amb la rigidesa del sistema experimental. D’aquí que apostem per una nova caracterització del material de les xapes que permeti recullir el comportament d’aquest en l’aixafament de la xapa contra el cargol. Finalment, comentar que aquest estudi servirà de base per un nou estudi d’unions a tallant però de cargols auto-roscants entre xapes similars a les utilitzades en aquest projecte.