Máster en Diseño Avanzado en Ingeniería Mecánica

URI permanente para esta colecciónhttps://hdl.handle.net/11441/25654

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Análisis numérico de huecos toroidales como liberadores de tensión en ejes ajustados a presión
(2023) Espallargas Martínez, Ander; Erena Guardia, Diego; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
Se presenta la necesidad de realizar un estudio mediante elementos finitos de un eje dotado de huecos toroidales como liberadores de tensión bajo un estado de fretting. El objetivo principal de dicho estudio es aportar la información y resultados necesarios que sirvan de contraste para los futuros análisis experimentales. Los comúnmente utilizados en la ingeniería ajustes a presión en ejes provocan estados de carga donde aparecen altas concentraciones de tensión, desgaste y deslizamiento entre cuerpos. En condiciones de servicio dichos fenómenos aparecen en los bordes de contacto, donde se produce la iniciación de grietas superficiales, tratándose de la conocida fatiga por fricción. Una serie de estudios anteriores llevados a cabo por el departamento ponen en valor cómo solución para conseguir alargar la vida útil de estos componentes la introducción de vaciados toroidales en el interior del eje. Gracias a la evolución de la fabricación aditiva, se hace cada vez más cercana la competitividad de estas técnicas como solución al alargamiento de la vida útil frente a otras que se llevan utilizando y estudiando durante años, como modificaciones en geometrías, tratamientos superficiales, etc. Este trabajo utiliza como base una serie de resultados obtenidos en esta misma línea de investigación por el departamento, en los cuales, se consigue la geometría más adecuada del vaciado toroidal en función de las dimensiones del eje y niveles de carga. Utilizando estos parámetros, se diseña tanto un eje como un útil de amarre para poder llevar a cabo la fase experimental. A lo largo del trabajo se tratan las diferencias entre los resultados puramente teóricos y las diferencias existentes debido a las condiciones propias de la experimentación. Por una parte, se analiza la aplicación de la carga de apriete mediante el útil de amarre, así como todas sus consecuencias con un ajuste teórico. Este primer punto se analiza para ejes macizos y ejes con vaciados toroidales. Por otra parte, se analiza la influencia del vaciado toroidal bajo cargas de servicio, siendo de especial interés la aparición de grietas en la superficie exterior del eje cercanas al borde de contacto. Siendo la base del proyecto los análisis puramente neméricos realizados con anterioridad, se hace uso de relaciones de presión y carga anteriormente estudiadas. Como resultado final del proyecto, se ha logrado diseñar un modelo numérico que representa el modelo experimental, mostrando las diferencias respecto al teórico, así como aportando valores con exactitud del comportamiento del mismo. Gracias a ello se puede realizar tanto una comprobación en la experimentación como un contraste de valores entre los tres ‘modelos’; el teórico, el numérico y el experimental.
Impacto de perforaciones sobre la propagación de grietas
(2025) Lozano Peralta, Alberto; Erena Guardia, Diego; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación
En el presente Trabajo de Fin de Máster se aborda la continuación y ampliación del estudio iniciado en el Trabajo de Fin de Grado, enfocado en la mejora del comportamiento a fatiga de componentes estructurales con entallas. El objetivo principal es realizar un análisis detallado de la propagación de grietas en placas al introducir perforaciones, empleando probetas de ensayo conforme a las normas internacionales como geometrías de estudio. Este enfoque permite validar experimentalmente las simulaciones previas realizadas y obtener una mayor precisión en la predicción de la vida útil de los materiales. En el TFG, se estudió el comportamiento de una pieza rectangular con una entalla semicircular en uno de sus bordes, desde donde nacía la grieta. Para mejorar su comportamiento a fatiga, se utilizó la mecánica de fractura elástica lineal, con el Factor de Intensidad de Tensión (FIT) como herramienta fundamental para el análisis de la fractura. La metodología se centró en la introducción de perforaciones circulares de distintos tamaños y posiciones en la geometría de la pieza, con el objetivo de reducir el FIT durante el crecimiento de la grieta y, en consecuencia, aumentar el número total de ciclos antes de la rotura. En esta continuación, se adopta la misma base metodológica, tomando la mecánica de fractura elástico-lineal como marco teórico y el FIT como parámetro clave para cuantificar el estado de la grieta y su velocidad de propagación. Al igual que en el TFG, se introducen perforaciones en las proximidades de la grieta, variando su tamaño y posición dentro de la geometría con el propósito de identificar la configuración que proporcione la mayor mejora en la vida a fatiga de la pieza. Como avance significativo, se ha definido numéricamente en Ansys APDL (software de análisis por elementos finitos) la geometría de una probeta normalizada y se ha mejorado la definición del modelo numérico, tanto en las condiciones de contorno como en el tipo de mallado empleado. Este refinamiento tiene como objetivo aproximar las condiciones de simulación a las de un ensayo real bajo un entorno controlado, permitiendo una comparación más precisa entre los resultados experimentales y los análisis numéricos. Asimismo, se ha llevado a cabo un post-procesado de datos tanto de las simulaciones CAE como de los ensayos experimentales realizados en laboratorio. En este post-procesado, se ha recurrido a la Ley de Paris-Erdogan para predecir la propagación de grietas por fatiga, validando así los resultados obtenidos y evaluando la mejora de la vida a fatiga de la pieza al introducir perforaciones estratégicas en la proximidad de la grieta.
Programa para el cálculo de ciclos de iniciacición de grietas en fatiga
(2015) Erena Guardia, Diego; Navarro Pintado, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación
Programa para el cálculo de ciclos de iniciación de grietas en fatiga
(2015) Erena Guardia, Diego; Navarro Pintado, Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
De forma general y según la Real Academia Española la fatiga, referida a materiales, se define como “la perdida de la resistencia mecánica de un material, al ser sometido largamente a esfuerzos repetidos”. La resistencia por tanto disminuye hasta alcanzar la rotura. Esta es la consecuencia de la aparición de grietas en el material que evolucionan hasta debilitarlo completamente. En una primera fase aparecen microgrietas en las zonas más desfavorables del elemento, tales como concentradores de tensión, de tal forma que estas con la aplicación sucesiva de carga nuclearán para seguir creciendo si la carga y las condiciones lo permiten.

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Examinando Máster en Diseño Avanzado en Ingeniería Mecánica por Autor "Erena Guardia, Diego"