Determinación experimental de la carga última de una conexión estructural en una embarcación planeadora construida en aluminio

Abstract

Para completar la validez o no de la hipótesis planteada para la elaboración de este tema, se prepararon dos modelos numéricos de la conexión estructural fondo-costado de una lancha planeadora utilizando elementos finitos tipo “Shell” y “Sólidos”, con 2864 y 5398 elementos, respectivamente. Se elaboraron con la aleación de Aluminio 5086-H32 de los especímenes a probarse. En los nodos, donde se ubicaron los pernos del soporte para la fijación de las probetas en la experimentación, se asignaron restricciones de tal manera que no se permita desplazamiento axial pero sí rotación. Se aplicaron dos fuerzas de 1000 y 500 kg en dirección vertical hacia abajo, en el nodo que está sobre el alma y en el siguiente, esto debido a la marca mostrada en los especímenes durante la experimentación. Considerando la representación adecuada de las zonas críticas de Esfuerzos, de los puntos de soporte y la aplicación de la carga en la posición correspondiente, se pudo verificar que los modelos numéricos fueron desarrollados correctamente. La experimentación para estimar la Carga Última fue aplicada a tres especímenes construidos con dos ángulos de 2 x 2 x 1/4” de 22.62 cm de longitud, que representan las cuadernas de fondo y costado, y plancha de 1/4" de 21.51 cm de largo y 14.14 cm de alto para la escuadra. Para la sujeción de los especímenes en la Máquina de Ensayo Universal, se elaboró una base de acero con ángulos de 3 x 3 x 1/4”. El valor promedio de Carga Última registrado fue de 1830 kg, teniendo una variación máxima entre resultados del 2%.En los tres especímenes, las zonas de falla obtenidas son consistentes entre sí y se visualizan en el alma del ángulo de la cuaderna del fondo, en la parte cercana a la soldadura que la une con la escuadra, mostrando un comportamiento como resultado de la influencia de la flexión y torsión, debido a la falta de alineación entre miembros estructurales. Para comparar resultados numéricos, hasta el límite de la teoría Lineal, con los experimentales, se determinaron las razones de cambio entre Fuerza y Deformación Unitaria obteniendo una buena aproximación para la zona inferior de la escuadra, cuyo máximo porcentaje de diferencia fue del 8%. Además, la Carga para alcanzar la Cedencia, de acuerdo a la experimentación y con modelos con “Shell” y “Sólidos”, coincide cercanamente (1425, 1480 y 1343 Kg). Finalmente, las zonas en los modelos numéricos donde se observan los Esfuerzos Normales Máximos, concuerdan con aquellas en donde se mostraron los daños experimentales. En el caso de los desplazamientos, existe una gran diferencia entre los valores obtenidos numérica y experimentalmente, posiblemente por la falta de ajuste en los pernos de los puntos de soporte entre los especímenes y la base.