Análisis estructural y cinemático del prototipo de una mesa plegable de trabajo
DOI:
https://doi.org/10.37135/ns.01.15.08Palabras clave:
Análisis estructural, análisis numérico, cinemática, estructura plegable, simulaciónResumen
En esta investigación, se propuso el diseño de una mesa plegable para el aprovechamiento de espacio en un taller. Se utilizó un software CAD para el modelado 3D de cada elemento estructural y el desarrollo del análisis estático de la mesa sometida a una carga distribuida establecida, al colocar como apoyos fijos al área de contacto entre el suelo. Mediante la resolución del método de elementos finitos por simulación computacional, se generó un mallado con 390 558 elementos y 497 625 nodos, con una calidad de malla excelente al alcanzar un skewness de 0.2234, donde se obtuvo un esfuerzo de 209.36 MPa, consiguiendo un factor de seguridad de 1.84 al utilizar acero ASTM A36 como material. El estudio se complementó realizando la configuración de restricciones y desplazamientos para presentar una simulación cinemática del rango de movimiento de la mesa, de esta manera, se validó el diseño del prototipo de mesa plegable propuesto.
Descargas
Referencias
Abueidda, D., Elhebeary, M., Shiang, C., Pang, S., Abu Al-Rub, R. K. & Jasiuk, I. (2019). Mechanical Properties of 3D Printed Polymeric Gyroid Cellular Structures: Experimental and Finite Element Study. Materials & Design, 165, 107597. https://doi.org/10.1016/J.MATDES.2019.107597
Benzi, M. (2021). Some uses of the field of values in numerical analysis. Bolletino dell' unione matematica italiana, 14(1), 159–177. https://doi.org/10.1007/s40574-020-00249-2
Berselli, G., Bilancia, P. & Luzi, L. (2020). Project-based Learning of Advanced CAD/CAE Tools in Engineering Education. International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 14, 1071–1083. https://doi.org/10.1007/s12008-020-00687-4
Bhooshan, V., Louth, H., Bieling, L. & Bhooshan, S. (2020). Spatial Developable Meshes. En: Gengnagel, C., Baverel, O., Burry, J., Ramsgaard Thomsen, M., Weinzierl, S. (eds) Impact: Design With All Senses. DMSB 2019. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-29829-6_4
Calvo-López, F., Ramos-Hernández, R., Pérez-Gutiérrez, E. & Percino-Zacarías, M. (2022, del 22 al 24 de noviembre). Diseño y análisis estructural estático y de fatiga por el método de elementos finitos de una máquina CNC de dos ejes. XV Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica, Madrid, España. https://hdl.handle.net/20.500.14468/19887
Canales, M., Paucar, W. & Juipa, N. (2017). Método de investigación para ingenierías basado en la metodología de la investigación científica. RevIA, 7(4), 5–9. https://revistas.unas.edu.pe/index.php/revia/article/view/172
Carneiro, K., Souza, V., Cerqueira, N., Costa, L., Lima, A., Azevedo, A. & Gallo, D. (2019). Analysis of the Life Extension of ASTM A-36 Steel Structures Using the Concepts of Fracture. En: Li, B., et al. Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2019. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05749-7_48
Cercado-Bajaña, M., Chinga-Carreño, G. & Soledispa-Rodríguez, X. (2021). Riesgos ergonómicos asociados al puesto de trabajo del personal administrativo. Revista Publicando, 8(32), 69–81. https://doi.org/10.51528/rp.vol8.id2268
Charmi, A., Falkenberg, R., Ávila, L., Mohr, G., Sommer, K., Ulbricht, A., Sprengel, M., Saliwan-Neumann, R., Skrotzki, B. & Evans, A. (2021). Mechanical anisotropy of additively manufactured stainless steel 316l: an experimental and numerical study. Materials Science and Engineering: A, 799, 140154. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2020.140154
Craig, R. & Taleff, E. (2020). Mechanics of Materials. New York: Wiley.
Cruz, P. (Ed.). (2019). Structures and Architecture - Bridging the Gap and Crossing Borders. Florida: CRC Press. https://www.routledge.com/Structures-and-Architecture---Bridging-the-Gap-and-Crossing-Borders-Proceedings-of-the-Fourth-International-Conference-on-Structures-and-Arc/Cruz/p/book/9781138035997?srsltid=AfmBOopWJj2GpaJqAO18feKO36oL_mzROrEEfWHjAjNV6GmsRUYdoG-p
De Holanda, M., Szostak, R., Marchezi, P., Duarte, L., Germino, J., Atvars, T. & Nogueira, A. (2019). In situ 2d perovskite formation and the impact of the 2d/3d structures on performance and stability of perovskite solar cells. Solar RRL, 3(9), 1900199. https://doi.org/10.1002/SOLR.201900199
Epp, D., S. (Ed.). (2020). Special Topics in Structural Dynamics & Experimental Techniques. Springer Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-47709-7
Erazo-Arteaga, V. A. (2022). El diseño, la manufactura y análisis asistido por computadora (CAD/CAM/CAE) y otras técnicas de fabricación digital en el desarrollo de productos en américa latina. Información Tecnológica, 33(2), 297–308. https://doi.org/10.4067/S0718-07642022000200297
Falcón, A. & Serpa, G. (2021). Acerca de los métodos teóricos y empíricos de investigación: significación para la investigación educativa. Revista Conrado, 17(S3), 22–31. https://conrado.ucf.edu.cu/index.php/conrado/article/view/2133
Flores, J., Cruchaga, M. & Santiana, C. (2019). Estudio del comportamiento dinámico de una boya sumergida con superficie libre bajo condiciones de vibración forzada. Novasinergia, 2(1), 88–95. https://doi.org/10.37135/UNACH.NS.001.03.08
Foster-Vázquez, I., Portillo-Vélez, R. & Vázquez-Santacruz, E. (2021). Optimización del mecanismo de elevación de una cama robótica hospitalaria. Científica, 25(2), 1–19. https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v25n2a06
Keshavan, J. (2022). Finite-time formation convergence of vision-based nonholonomic systems without explicit communication. En: Khang, N.V., Hoang, N.Q., Ceccarelli, M. (eds) Advances in Asian Mechanism and Machine Science. ASIAN MMS 2021. Mechanisms and Machine Science, vol 113. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91892-7_42
Khan, M. T. H. & Rezwana, S. (2021). A review of CAD to CAE integration with a hierarchical data format (HDF)-based solution. Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 33(4), 248–258. https://doi.org/10.1016/J.JKSUES.2020.04.009
McCracken, J., Donovan, B. & White, T. (2020). Materials as Machines. Advanced Materials, 32(20), 1906564. https://doi.org/10.1002/ADMA.201906564
Mínguez-García, H. (2018). Espacios y Estructuras Plegables: El Fenómeno del Pliegue en el Diseño Contemporáneo. En López-León R. (Ed.). Contexto y Diseño: El Binomio Invisible (pp. 141–164). Universidad Autónoma de Aguascalientes. https://editorial.uaa.mx/docs/contexto_diseno.pdf
Moreno-Pallares, R. & Quinga-Morales, M. (2022). Análisis de control de calidad de un elemento aplicando las propiedades mecánicas entre el acero ASTM A36 y la fibra de cáñamo mediante simulación computacional. Polo Del Conocimiento, 7(5), 3–10. https://doi.org/10.23857/pc.v7i5.3940
Ochilovich, S. & Sadirovich, S. (2022). Kinematics Study of Flat Base Mechanisms. E Conference Zone, 61–69. https://www.econferencezone.org/index.php/ecz/article/view/888
Ostergaard, P., Duic, N., Noorollahi, Y., Mikulcic, H. & Kalogirou, S. (2020). Sustainable development using renewable energy technology. Renewable Energy, 146, 2430–2437. https://doi.org/10.1016/J.RENENE.2019.08.094
Ouyang, X., Xu, Y., Xian, M., Feng, Z., Zhu, L., Cao, Y., Lan, S., Guan, B. O., Qiu, C. W., Gu, M. & Li, X. (2021). Synthetic helical dichroism for six-dimensional optical orbital angular momentum multiplexing. Nature Photonics, 15, 901–907. https://doi.org/10.1038/s41566-021-00880-1
Páez-Redrován, C., & Guerrero-Cuasapaz, D. (2022). Cubiertas autoportantes circulares aplicando el método de elementos finitos. Gaceta Técnica, 23(1), 72–93. https://doi.org/10.51372/GACETATECNICA231.6
Ponsioen, S., Jain, S. & Haller, G. (2020). Model reduction to spectral submanifolds and forced-response calculation in high-dimensional mechanical systems. Journal of Sound and Vibration, 488, 115640. https://doi.org/10.1016/J.JSV.2020.115640
Preedawiphat, P., Mahayotsanun, N., Sa-ngoen, K., Noipitak, M., Tuengsook, P., Sucharitpwatskul, S. & Dohda, K. (2020). Mechanical investigations of ASTM A36 welded steels with stainless steel cladding. Coatings, 10(9), 844. https://doi.org/10.3390/COATINGS10090844
Ramezani, H. & Dietz, H. (2019). Building Machines with DNA Molecules. Nature Reviews Genetics, 21, 5–26. https://doi.org/10.1038/s41576-019-0175-6
Gutiérrez Rodríguez, L., Jiménez Espinosa, F., Pertuz-Comas, A., González-Estrada, O. & Rodríguez, J. (2021). Estudio de fatiga a bajos ciclos de la aleación ti-6al-4v obtenida por fusión de haz de electrones y su extensión a altos ciclos. Scientia et Technica, 26(03), 290–297. https://doi.org/10.22517/23447214.24537
Ron, M., Escalona, E. & Cáceres, J. L. (2018). Evaluación ergonómica del puesto de trabajo ayudante de mesa de baja presión en una empresa cervecera. Salud de Los Trabajadores, 26(1), 20–33. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6634225&info=resumen&idioma=ENG
Ruge, J., Vargas Villamizar, O. & Carmona Álvarez, J. (2022). Desafíos en la definición de factores de seguridad en el diseño de estructuras geotécnicas. Revista Colombiana De Tecnologías De Avanzada (RCTA), 2(40). https://doi.org/10.24054/RCTA.V2I40.2354
Schrogl, K., Hays, P., Robinson, J., Moura, D., & Giannoppa, C. (2020). Handbook of Space Security: Policies, Applications and Programs (2nd ed.). Springer New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-2029-3.
Senapati, R. & Chatterjee, S. (2020). Resonant dynamics of a single degree-of-freedom mechanical system under stiffness switching control with time-delay. International Journal of Dynamics and Control, 8, 396–403. https://doi.org/10.1007/s40435-019-00571-4
Seralathan, S., Bagga, A., Ganesan, U. K., Hariram, V., Micha Premkumar, T. & Padmanabhan, S. (2020). Static structural analysis of wheel chair using a rocker bogie mechanism. Materials Today: Proceedings, 33, 3583–3590. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2020.05.658
Simbaña, I., Quitiaquez, W., Cabezas, P. & Quitiaquez, P. (2024). Estudio comparativo de la eficiencia de colectores solares de placa plana rectangular y triangular mediante el método de elementos finitos. Revista Técnica “energía”, 20(2), 81–89. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.593
Slusarenko, V. & Rojas, R. (2021). Uso de cuplas o pares de fuerzas para expresar el torque en situaciones de equilibrio estático. Revista Brasileira de Ensino de Física, 43, e20200476. https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0476
Upadhyay, B., Sonigra, S. & Daxini, S. (2021). Numerical analysis perspective in structural shape optimization: a review post 2000. Advances in Engineering Software, 155, 102992. https://doi.org/10.1016/J.ADVENGSOFT.2021.102992
Wang, Y., Li, G., Wang, Y. & Lyu, Y. (2021). Simplified method to identify full von Mises stress-strain curve of structural metals. Journal of Constructional Steel Research, 181, 106624. https://doi.org/10.1016/J.JCSR.2021.106624
Yamaoka, J., Dogan, M. D., Bulovic, K., Saito, K., Kawahara, Y., Kakehi, Y. & Mueller, S. (2019). FoldTronics: Creating 3D objects with integrated electronics using foldable honeycomb structures. En Proceedings of the 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '19). New York, NY, USA, 1-14. https://doi.org/10.1145/3290605.3300858
Yu, B., Hu, P., Saputra, A. & Gu, Y. (2021). The scaled boundary finite element method based on the hybrid quadtree mesh for solving transient heat conduction problems. Applied Mathematical Modelling, 89, 541–571. https://doi.org/10.1016/J.APM.2020.07.035
