Diseño de una máquina de ensayos a fatiga a muy alta frecuencia

Abstract

El objeto de este TFG es el de diseñar los componentes principales que conforman la parte mecánica de una máquina de ensayos de fatiga axial ultrasónica. Para el diseño de cada pieza se realiza un modelo analítico para obtener su geometría en base a unos requisitos previos y se calculan los desplazamientos en cada sección del componente cuando se somete el componente a una excitación armónica. Una vez con los desplazamientos conocidos se obtienen las deformaciones y tensiones equivalentes en cada sección y se comprueba que se cumplen las condiciones necesarias. Después se modela en 3D cada componente y se realiza un análisis computacional por elementos finitos (FEA), obteniendo por un lado los modos de vibración de la pieza y la frecuencia natural asociada, y por otro lado los desplazamientos, deformaciones y tensiones que se tienen al aplicar una carga alterna. Finalmente se comparan los resultados analíticos y los computacionales y se comprueba que cada componente está bien dimensionado y cumple con los requisitos obligatorios de forma individual y colectiva cuando trabajan acoplados a la máquina.

The aim of this proyect is to design the main components that make up the mechanical part of an ultrasonic fatigue testing machine. For the design of each component, an analytical model is used in order to get the geometry based on some previous conditions. Then, deformation, equivalent strain and equivalent stress are calculated when an armonic excitation is applied on the component and the results are checked with the purpose of verifying the requirements. After that, each component is shaped in 3D and evaluated by a mechanical finite element analysis (FEA). On the one hand, the modes of vibrations and the frecuency associated are obteined, and on the other hand the deformation, equivalent strain and equivalent stress also are obteined when an ciclid load is applied. Finally, both results, analytical and computacional, are checked and contrasted, and a last verification is done. Components must to fulfill the testing requirements individually and collectively.