Autor Tema: Ecuación diferencial de segundo grado para calcular momento secundario

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27 Octubre, 2025, 11:46 am
Respuesta #20

oriolbetriu

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Hola

Si os fijáis los términos de las ecuaciones son parecidos, pero no son iguales!
¿No sé cómo el autor puede llegar a la expresión de arriba en la tabla?

Ya no sé por dónde más buscar, ¿que puede estar causando mi error? Creo que la única forma de poder tirar del hilo, para aclarar el error en mis cáculos, es comparando las dos ecuaciones de arriba.

Adjunto la última versión corregida del excel.

 He estado resvisando tu Excel y no es cierto que el PDF de Burhn de un valor distinto al tuyo.

 Lo que pasa es que has cometido dos errores al escribir las fórmulas en la tabla:

- En la casilla B283 de la hoja "Secondary bending moment" has escrito mal la fórmula porque has metido el producto por \( j \) final dentro del arcotangente en lugar de fuera:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) * B212)

en lugar de:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) )* B212

- En la casilla B286 de esa misma hoja donde calculas \( M_{MAX} \), has puesto un signo menos al principio que no corresponde:

= (-B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

en lugar de:

= (B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

 La función \( M(x) \) representada gráficamente que obtienes es esta:


 Y su máximo, o mejor dicho su mínimo lo tienes bien calculado.


Hola Luis, gracias de nuevo por tus comentarios!

EL Gráfico que muestras tiene sentido físico. El momento en el tirante del ala no es cero, es decir en el origen, porque arrastramos el momento acumulado desde la punta del ala, pero el momento en la raíz, X = 2,5, si es cero, porque la unión del ala es una rótula/perno, y si este tornillo está colocado en horizontal no transmite el momento al fuselaje.

En mi excel hay una discrepancia, entre el valor que obtengo para la ubicación del momento secundario máximo, utilizando mi ecuación y la de las tablas de Bruhn.

Con las tablas de Bruhn M Max secundario está en 1,03m, y utilizando mis ecuaciones está en 1,44m. Por supuesto, los valores que obtengo para M Max también son distintos.

Una forma de ver si los cálculos tienen sentido físico, es comparar los valores con momento secundario y con momento primario. Los valores con momento secundario deben ser >> que los de momento primario. Esto solo se cumple si utilizando las tablas de Bruhn el momento en x es negativo.

A partir de aquí me he dado cuenta, de que no estoy seguro de aplicar el convenio de signos para momentos de forma correcta? Lo estoy hablando con ingenieros de estructuras en otro foro, pero me cuesta entender sus razonamientos. Voy a ver si a lo largo de estos días puedo sacar el agua clara al asunto, para poder aplicarlo en el excel.

Gracias!!!

Oriol

27 Octubre, 2025, 11:51 am
Respuesta #21

oriolbetriu

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Pero tengo ciertas dudas en como estás gestionando los signos; desconozco si tiene sentido físico que \( M(x) \) sea negativo (para el valor inicial \( M(0) \) sin embargo le das un valor positivo). Y si con el máximo te refieres al máximo en valor absoluto o un máximo real; porque en ese caso realmente lo que has calculado es un mínimo.

Ayer por  la noche revise el Excel y también me generó dudas sobre como tiene aplicado del sistema de referencias Oriol.

Por si te sirve de apoyo Luis, o refresca memoria, el signo del momento refiere solo a una convención de signos, se puede tomar como positivo todo momento en que una fuerza tienda a hacer girar al cuerpo en sentido horario y negativo anti horario, o se puede hacer todo lo contrario, si todo se hace bien y con coherencia, el resultado será el mismo en valor absoluto en ambos casos pero de signo contrario.

De hecho los momentos para el ala izquierda tendrán signo contrario para el ala derecha sobre el mismo plano. Lo importante es que el signo sea el esperado, si esperas positivo y calculas positivo entonces buscar el máximo te servirá para dimensionar, pero si obtienes negativo quizá se coló un error y tomar valor absoluto no resuelve la cosas.

En 3d solo es respetar una regla,  la de la mano derecha para facilitar a los estudiantes una elección,  se define $$\vec M_0=(\vec r_F-\vec r_0)\times \vec F$$  cuando invertir las filas daría el resultado con el signo cambiado.


Gracias R^3 por tus comentarios!

La teoría sobre la convención de signos parece fácil, pero aplicarla al cortar el ala para analizar el momento secudnario me está costando un rato.

Si te fijas en el Excel en la primera hoja analizo el ala desde la punta hasta la raíz, y luego desde la raíz hasta la punta. Verás que en los gráficos resultantes, la gráfica de V varía de un lado respecto del otro, es decir las gráficas están invertidas, pero en el caso de M las gráficas son simétricas, es decir los valores resultantes tienen el mismo signo.

Salud,

Oriol




27 Octubre, 2025, 12:09 pm
Respuesta #22

Luis Fuentes

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Hola

En mi excel hay una discrepancia, entre el valor que obtengo para la ubicación del momento secundario máximo, utilizando mi ecuación y la de las tablas de Bruhn.

Con las tablas de Bruhn M Max secundario está en 1,03m, y utilizando mis ecuaciones está en 1,44m. Por supuesto, los valores que obtengo para M Max también son distintos.

¡Pero ya te indicado en mi último mensaje que esa discrepancia es debido a una errata cuando introduces las fórmulas de Bruhn!. Si las corriges se llega al mismo resultado.

¿Has mirado eso? La corrección es esta:


Lo que pasa es que has cometido dos errores al escribir las fórmulas en la tabla:

- En la casilla B283 de la hoja "Secondary bending moment" has escrito mal la fórmula porque has metido el producto por \( j \) final dentro del arcotangente en lugar de fuera:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) * B212)

en lugar de:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) )* B212

- En la casilla B286 de esa misma hoja donde calculas \( M_{MAX} \), has puesto un signo menos al principio que no corresponde:

= (-B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

en lugar de:

= (B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

Saludos.

27 Octubre, 2025, 01:43 pm
Respuesta #23

oriolbetriu

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Hola

En mi excel hay una discrepancia, entre el valor que obtengo para la ubicación del momento secundario máximo, utilizando mi ecuación y la de las tablas de Bruhn.

Con las tablas de Bruhn M Max secundario está en 1,03m, y utilizando mis ecuaciones está en 1,44m. Por supuesto, los valores que obtengo para M Max también son distintos.

¡Pero ya te indicado en mi último mensaje que esa discrepancia es debido a una errata cuando introduces las fórmulas de Bruhn!. Si las corriges se llega al mismo resultado.

¿Has mirado eso? La corrección es esta:


Lo que pasa es que has cometido dos errores al escribir las fórmulas en la tabla:

- En la casilla B283 de la hoja "Secondary bending moment" has escrito mal la fórmula porque has metido el producto por \( j \) final dentro del arcotangente en lugar de fuera:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) * B212)

en lugar de:

= ATAN( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) ) )* B212

- En la casilla B286 de esa misma hoja donde calculas \( M_{MAX} \), has puesto un signo menos al principio que no corresponde:

= (-B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

en lugar de:

= (B237 - I111*B212^2) / (COS(B283/B212)) + I111*B212^2

Saludos.


Hola Luis!

He corregido los errores que me dices. Si considero MA positivo utilizando las fórmulas de las tablas de Bruhn, el valor del momento secundario es bajísimo, no tiene sentido físico porque es cinco veces <<< que el momento primario. Sin embargo cuando MA es negativo, el momento secundario tiene sentido físico, porque es mayor que el primario, de ahí que me plantee si la convención de signos que aplico es correcta o no? Esto es lo que estoy tratando de resolver ahora mismo.


Respecto a tus comentarios previos, no acabo de entender como a partir de las ecuaciones que yo deduzco, Bruhn obtiene unas expresiones diferentes. Entiendo que debe utilizar algunas equivalencias trigonométricas, para poder reescribir la ecuación de otra forma? En todo caso, si para ambas ecuaciones considero MA positivo, el resultado que obtengo con las dos ecuaciones es diferente, tanto para la ubicación del momento secundario máximo como para su valor.

Dado que en ambas ecuaciones, el valor del momento secundario máximo es menor al del primario, esto nos indica que hay un error en alguna parte. Por eso estoy tratando de aclarar el signo del momento en MA, para estar seguro de que el error no viene de ahí?

Adjunto la hoja de Excel con MA positivo para las ecuaciones de las tablas de Bruhn y las mías.

Disculpa si parezco muy despistado, trato de hacerlo lo mejor que puedo.

Gracias!!!

Oriol

28 Octubre, 2025, 10:32 am
Respuesta #24

Luis Fuentes

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Hola

He corregido los errores que me dices. Si considero MA positivo utilizando las fórmulas de las tablas de Bruhn, el valor del momento secundario es bajísimo, no tiene sentido físico porque es cinco veces <<< que el momento primario. Sin embargo cuando MA es negativo, el momento secundario tiene sentido físico, porque es mayor que el primario, de ahí que me plantee si la convención de signos que aplico es correcta o no? Esto es lo que estoy tratando de resolver ahora mismo.

No, no lo has corregido.  ;) Por lo menos no en la hoja EXCEL que adjuntas. En la casilla B283 de la hoja que pone Secondary bending moment para calcular el \( X_{max} \) de Bruhn pones:

= ATAN(( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) )) * B212)

Y ese *B212 debería de estar fuera del paréntesis.

Eso se arrastra cuando en cualquier otra casilla usas ese valor de \( X_{max} \) con ese error.

Citar
Respecto a tus comentarios previos, no acabo de entender como a partir de las ecuaciones que yo deduzco, Bruhn obtiene unas expresiones diferentes. Entiendo que debe utilizar algunas equivalencias trigonométricas, para poder reescribir la ecuación de otra forma?

Si. No es cierto que sean diferentes. Simplemente son distintas formas de expresar un mismo valor. Eso te lo desmotré aquí:

CORREGIDO:

Lo que decía en el spoiler no es correcto. Las fórmulas del documento de Bruhn si están bien. En general en una función:

\( f(t)=A\,sin(t)+B\,cos(t) \)

El máximo se alcanza cuando \( tan(t_M)=A/B \) eso equivale a que:

\( sin(t_M)=\dfrac{A}{\sqrt{A^2+B^2}},\qquad cos(t_M)=\dfrac{B}{\sqrt{A^2+B^2}} \)

y por tanto el máximo es \( f(t_M)=\sqrt{A^2+B^2} \) eso coincide con \( \dfrac{B}{cos(t_M)} \) que es el valor que aparece en la fórmula (A5.6) del documento de Bruhn.

El máximo puede obtenerse sustituyendo el \( t_M=arcotan(A/B) \) en la fórmula \( f(t) \) o bien haciendo \( \dfrac{B}{cos(t_M)} \) que es el valor que da Bruhn.

Simplemente porque de las fórmulas anteriores se ve que:

\( \dfrac{B}{cos(t_M)}=\dfrac{B}{\dfrac{B}{\sqrt{A^2+B^2}}}=\sqrt{A^2+B^2}=f(t_M) \)

Entonces no hay (o yo no lo veo al menos) ninguna diferencia entre los resultados que se obtengan aplicando lás fórmulas de Bruhn o las tuyas. Desde mi punto de vista si en algún momento encuentras diferencia es por dos motivos:

- O bien por las erratas al meter las fórmulas que te he comentado.
- Bien porque no estás usando las mismas condiciones iniciales al aplicar las fórmulas.

Saludos.

28 Octubre, 2025, 12:47 pm
Respuesta #25

oriolbetriu

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Hola

He corregido los errores que me dices. Si considero MA positivo utilizando las fórmulas de las tablas de Bruhn, el valor del momento secundario es bajísimo, no tiene sentido físico porque es cinco veces <<< que el momento primario. Sin embargo cuando MA es negativo, el momento secundario tiene sentido físico, porque es mayor que el primario, de ahí que me plantee si la convención de signos que aplico es correcta o no? Esto es lo que estoy tratando de resolver ahora mismo.

No, no lo has corregido.  ;) Por lo menos no en la hoja EXCEL que adjuntas. En la casilla B283 de la hoja que pone Secondary bending moment para calcular el \( X_{max} \) de Bruhn pones:

= ATAN(( ( -I111*B212^2 - (B237-I111 * B212^2)*COS(B239/B212) ) / ( (B237 - I111*B212^2) * SENO(B239/B212) )) * B212)

Y ese *B212 debería de estar fuera del paréntesis.

Eso se arrastra cuando en cualquier otra casilla usas ese valor de \( X_{max} \) con ese error.

Citar
Respecto a tus comentarios previos, no acabo de entender como a partir de las ecuaciones que yo deduzco, Bruhn obtiene unas expresiones diferentes. Entiendo que debe utilizar algunas equivalencias trigonométricas, para poder reescribir la ecuación de otra forma?

Si. No es cierto que sean diferentes. Simplemente son distintas formas de expresar un mismo valor. Eso te lo desmotré aquí:

CORREGIDO:

Lo que decía en el spoiler no es correcto. Las fórmulas del documento de Bruhn si están bien. En general en una función:

\( f(t)=A\,sin(t)+B\,cos(t) \)

El máximo se alcanza cuando \( tan(t_M)=A/B \) eso equivale a que:

\( sin(t_M)=\dfrac{A}{\sqrt{A^2+B^2}},\qquad cos(t_M)=\dfrac{B}{\sqrt{A^2+B^2}} \)

y por tanto el máximo es \( f(t_M)=\sqrt{A^2+B^2} \) eso coincide con \( \dfrac{B}{cos(t_M)} \) que es el valor que aparece en la fórmula (A5.6) del documento de Bruhn.

El máximo puede obtenerse sustituyendo el \( t_M=arcotan(A/B) \) en la fórmula \( f(t) \) o bien haciendo \( \dfrac{B}{cos(t_M)} \) que es el valor que da Bruhn.

Simplemente porque de las fórmulas anteriores se ve que:

\( \dfrac{B}{cos(t_M)}=\dfrac{B}{\dfrac{B}{\sqrt{A^2+B^2}}}=\sqrt{A^2+B^2}=f(t_M) \)

Entonces no hay (o yo no lo veo al menos) ninguna diferencia entre los resultados que se obtengan aplicando lás fórmulas de Bruhn o las tuyas. Desde mi punto de vista si en algún momento encuentras diferencia es por dos motivos:

- O bien por las erratas al meter las fórmulas que te he comentado.
- Bien porque no estás usando las mismas condiciones iniciales al aplicar las fórmulas.

Saludos.


Gracias Luis tienes razón, no había corregido el error!

Una vez corregido el *B212 fuera del parentesis, y ahora con ambas fórmulas obtengo el mismo resultado! Adjunto el excel corregido.

En un principio y debido al error, dado que ambas fórmulas daban resultados distintos, ambos resultados me parecían incorrectos. Ahora viendo que las dos dan el mismo valor, me doy cuenta de que el resultado tiene sentido físico.

El momento máximo primario, entre el tirante y la raíz, es de -408,72 N*m, en la posición 2,5 m contando desde la punta del ala.
El momento máximo secundario, entre el tirante y la raíz es de -439,4 N*m, en la posición 2,58, contando desde la punta del ala.

Dado que el momento secundario era menor que el momento en la unión del tirante, en un principio igualé al máximo el momento en el tirante y entre el tirante y la raíz, aunque ambos momentos son parecidos en magnitud, no son iguales! Así que asumí que era físicamente imposible, tener un momento secundario menor que el del tirante, pero ahora veo que el momento secundario es mayor que el primario, lo cual si tiene sentido físico!

Te agradezco mucho tu ayuda! He pasado muchas horas tratando de razonar que es lo que estaba haciendo mal. Al final una vez solucionado, todo el esfuerzo ha valido la pena!

Gracias!!!

Oriol