¿Qué es el análisis del haz?
Las vigas se usan a nuestro alrededor en muchas aplicaciones de ingeniería mecánica y estructural. Se usan comúnmente para crear una base o soporte interno para una estructura más grande, como un edificio o un puente. El análisis del haz es una técnica utilizada para diseñar vigas adecuadamente para resistir las fuerzas y el estrés, al tiempo que minimiza el peso del haz, los requisitos de espacio y el costo del material. Las vigas diseñadas incorrectamente pueden fallar prematuramente y tener efectos catastróficos.
El análisis del haz requiere una combinación de ingeniería mecánica, principios de diseño y propiedades del material. El proceso generalmente involucra factores que incluyen los tipos de fuerzas que se aplicarán, el tramo entre los soportes, la forma del haz, el material y el diseño de las juntas para permitir que un haz esté conectado mecánicamente a otros miembros estructurales. Los diferentes tipos de diseños de haz se basan en las configuraciones de carga y montaje. Por ejemplo, las vigas en voladizo se admiten solo en un extremo y requieren un diseño diferenteque las vigas simples, que se admiten en ambos extremos.
Las vigas se pueden construir utilizando un solo material, como el acero al carbono. También se pueden construir como una estructura compuesta o laminada que consiste en diferentes números de diferentes capas de materiales. La construcción de una viga influirá en su flexión y deflexión mientras esté bajo carga. La desviación de una viga depende de su longitud, cómo se admite, su forma transversal, el material y donde se aplica la fuerza de desviación. El análisis del haz determinará la cantidad de flexión y deflexión.
Hasta hace poco, los métodos manuales utilizando diagramas de fuerza y una serie de ecuaciones matemáticas complejas eran necesarios para el análisis del haz. Hoy, este procedimiento generalmente se completa utilizando un software de ingeniería diseñado para aceptar datos de entrada y determinar un diseño de haz para cumplir con los criterios de rendimiento. Estos programas completan un MathemaAnálisis tical de las tensiones y deflexión del haz, y también crea diagramas que muestran distribuciones de estrés dentro del haz en varias condiciones de carga. El software de análisis de haz utiliza un método computacional conocido como análisis de elementos finitos (FEA).
Una consideración importante en el análisis del haz es el margen de seguridad o el factor de seguridad . La mayoría de las vigas tienen un factor de seguridad que sirve para sobrecargar el haz en caso de carga u otros factores que no se pueden predecir en el diseño del haz. Un factor de seguridad excesivo impulsará un diseño de haz que sea mayor de lo necesario, causando posibles problemas de peso y mayores costos de fabricación. El software de análisis de haz puede analizar diferentes formas y materiales de haz, para permitir al usuario evaluar las opciones y seleccionar un diseño de haz final que optimice la relación entre el costo y la funcionalidad.