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7/22/2019 TP PATRAN Recuperatorio0

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ESTRUCTURAS – 3º Grado Ingeniería Aeroespacial Curso 12/13

Práctica Patran-Nastran

Uno de los aviones para la fumigación aérea más populares a nivel mundial es el

AirTractor. Dentro de la gran familia que ofrece el fabricante encontramos al AT401B. Este avión posee una estructura principal compuesta por secciones tubularesde acero. Estas estructuras ofrecen, además de altas relaciones deresistencia/peso, excelentes cualidades de resistencia al impacto durante laoperación siendo muy fácil su reparación en caso de daño. Este tipo de estructurapermite además el montaje y desmontaje del fuselaje de forma rápida. En lafotografía 1 vemos el avión en proceso de mantenimiento con los laterales delfuselaje abiertos.

Figura 1: Avión Air Tractor AT 401 B.

En esta práctica haremos una verificación estructural de la parte delantera delfuselaje del avión. Como referencia de nodos de carga y aplicación de condicionesde contorno tomaremos los que se indican en la figura 2. Los puntos en amarillodonde se interceptan dos curvas no están unidos.

Figura 2: Nomenclatura de nodos.

El material que se emplea será el siguiente acero de uso aeronáutico:



Acero 4130:Tensión de fluencia = 520 MPa.Tensión ultima = 731 MPa.Coef. de expansión térmica = 1.0 e-5 1/ºC

Densidad = 7850 Kg/m3

Coef. de Poisson = 0.27 Modulo de Elasticidad = 205 GPa.

Como condiciones de contorno se consideraran empotrados los nodos 3-4-15-16 yarticulados los nodos 1-2-17-18. Y las condiciones de carga serán las indicadas enel Anexo al final del enunciado. Distribución de masas (Tabla A1) y cargas (FiguraA4). El momento torsor y la tracción del motor se consideraran distribuidos en elanillo (como “total load” ). Se respetará la posición de la estructura respecto alsistema de coordenadas representado en la Figura 2.

Se pide:

1. Construir el modelo: geometría, mallado, condiciones de contorno ypropiedades.

2. Peso de la estructura sin contar las masas y contándolas. Centro degravedad, direcciones principales e inercias principales de la estructuracompleta (con masas). Los valores serán referidos al datum de la Figura 2.

3. Máximo desplazamiento y su posición. Reacciones en los apoyos.

4. Máximas tensiones de tracción y compresión y sus posiciones.

5. Determinar los márgenes de seguridad con la siguiente expresión:

.

6. Redimensionar la sección circular, manteniendo el espesor, para que elmargen de seguridad sea de 0.50.

Acerca de la documentación a entregar:



- Se ha de entregar un informe en papel en el que se incluya una descripción deltrabajo realizado, resultados obtenidos y conclusiones, respondiendo a lascuestiones anteriormente planteadas. Este documento no debe superar las 10páginas.

- En la primera página deben aparecer los nombres de los alumnos autores del

trabajo.- La descripción de los modelos generados debe recoger las cuestiones másrelevantes en cuanto a su construcción (unidades empleadas, justificación en laorientación de las secciones de las barras, tipos de elementos, número deelementos, criterios de diseño y modelado de la estructura, etc), pero no unadescripción paso a paso de las operaciones realizadas con el programa Patran.

- El informe será impreso y a color en caso que la imágenes lo requieran.

- Se entregarán en formato electrónico los ficheros generados durante laconstrucción y análisis del modelo de elementos finitos con la extensión *.bdf,*.f04, *.f06, *.db.jou, *.xdb, *.db.

- Se ha de especificar además la versión de los programas Patran-Nastranutilizados.

- Se valorará la correcta construcción del modelo y su análisis (definición depropiedades, coherencia en el empleo de unidades, orientación correcta de loselementos, etc.), así como la correcta redacción y claridad con la que se exponganlos resultados en la documentación a entregar.

Anexo

Descripción Masa Ubicación

Motor 320 kg Anillo soporte del motor

Sistema de escape y encendido 20 kg Nodos 11-12-13-14

Sistema Auxiliares 25 kg Nodos de 7 a 14

Tanque pesticida 30 kg Nodos de 1 a 10

Capacidad del tanque(*) 1514 lts. Nodos de 1 a 10Obs: (*) se considerara que el líquido del tanque es agua.

Tabla A1: Distribución de masas en la estructura.



Figura A1: Fotografía de la estructura real.

Figura A2: Dimensiones de la estructura.

Figura A3: Perfiles empleados en el desarrollo – orientaciones perfil C.



Figura A4: Cargas aplicadas a la estructura.

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