Primera frecuencia natural de una viga en voladizo bajo la fuerza de estiramiento longitudinal (superficie)

Consideremos una viga en voladizo. Una longitud de la viga es L. La sección transversal de la viga es un rectángulo de la anchura por la altura h.

El haz se sujeta en el extremo izquierdo y se carga con la fuerza de estiramiento longitudinal P en el extremo derecho.

Vamos a usar los siguientes datos inicial: la longitud L de la viga es 0,5 m, la anchura b es 0,05 m, y la altura h es de 0,02 m, la magnitud de la fuerza aplicada P es 50.000 N.

Las características del material: E = 2.1E +011 Pa, ν = 0.28.
Cantidad buscada es la primera Frecuencia natural de la viga bajo la carga.

El modelo de elementos finitos con restricciones

La Solución Analítica aparece como:

,
Donde f1 es la primera de Frecuencia natural de la viga en voladizo, J - el momento de inercia, ρ – la densidad del material, F - el área de la sección transversal, k1 = 1.875.

Así, f1* = 85.804 Hz.

Después de llevar a cabo el cálculo con la ayuda de AutoFEM, se obtienen los siguientes resultados:

Tabla 1. Parámetros de malla de elementos finitos

Tipo de elementos finitos.

Número de Nodos

Número de elementos finitos.

linear triángulo

325

512

Tabla 2. Resultado "Frecuencia"*

Solución numérica.
Frecuencia p1*, Hz

Solución analítica
Frecuencia f1*, Hz

Error δ = 100%*| fi* - fi| / | fi |

85.999

85.804

0.23

 

 

Los resultados de pruebas numéricas dependen de la malla de elementos finitos y pueden diferir ligeramente de los que figuran en la tabla.

 

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