Trabajo Fin de Máster
Análisis y simulación del desgaste en cables de acero sometidos a fatiga
Autor/es | González Leva, Samuel |
Director | Erena Guardia, Diego |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación |
Fecha de publicación | 2020 |
Fecha de depósito | 2021-05-11 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Máster en Ingeniería Aeronáutica |
Resumen | Durante la realización de una tesis doctoral, fue necesario realizar unos ensayos de fatiga sobre unos
cables de acero. El ensayo consistía en aplicar una tensión al cable y un desplazamiento cíclico en el
centro de éste ... Durante la realización de una tesis doctoral, fue necesario realizar unos ensayos de fatiga sobre unos cables de acero. El ensayo consistía en aplicar una tensión al cable y un desplazamiento cíclico en el centro de éste hasta producir el fallo. Los cables de acero estaban formados por siete hilos trenzados y, tras la realización de los ensayos, se observan unas huellas en las zonas de contacto de cada par de hilos. Aunque inicialmente se asume que el origen de dichas marcas es el desgaste, es necesario descartar cualquier otro motivo antes de comenzar con el análisis. La primera parte del estudio consiste en analizar los datos previos de los que se dispone: los datos de los distintos ensayos, que se encuentran recogidos en un archivo Excel; las imágenes de todos los ensayos, obtenidas con un microscopio electrónico de barrido; y un modelo numérico 3D del ensayo completo. Las imágenes del microscopio son de utilidad para seleccionar qué ensayos se consideran de interés para el análisis, ya que se dispone de un gran número de muestras y no es posible analizarlas todas. Para poder medir con precisión las huellas de los hilos, se acude al CITIUS para utilizar un microscopio confocal, que es una herramienta que permite obtener imágenes tridimensionales de la superficie del hilo. Debido a su complejidad, será necesario realizar una formación para utilizar este microscopio. Una vez obtenidas las mediciones, hay que procesar los datos obtenidos para medir el desgaste producido sobre cada zona de contacto del hilo. Las mediciones se harán solamente sobre el hilo interior de los ensayos elegidos, ya que este hilo es el único que se mantiene recto y tiene las marcas de los otros seis. Por otro lado, se decide realizar un modelo de elementos finitos bidimensional del contacto entre cada hilo y el hilo interior. La idea es obtener la distribución de presiones de dicho par de contacto para estimar el desgaste que se produciría en ambos y actualizar sus geometrías acorde a éste. Obteniendo nuevamente las presiones, se puede establecer un proceso iterativo que permita predecir el desgaste producido en cada hilo durante el ensayo de fatiga. Para estimar este desgaste, se utiliza el modelo de Archard, un modelo simple que describe el desgaste por deslizamiento. Del modelo 3D mencionado anteriormente se obtienen algunos datos necesarios para este modelo. Para la programación del modelo numérico, se han asumido ciertas hipótesis que pueden afectar a los resultados obtenidos. Por tanto, es necesario comprobar cómo varían los resultados de éste en función de algunas de sus variables y tomar los valores que mejor los ajusten y, además, faciliten su obtención. Finalmente, una vez ajustado el modelo numérico, se obtienen unos resultados del desgaste en cada zona de contacto, los cuales se comparan con las mediciones hechas en las imágenes del microscopio confocal. Esto permite conocer la precisión y fiabilidad del modelo, pero también posibles mejoras que se pueden aplicar. |
Cita | González Leva, S. (2020). Análisis y simulación del desgaste en cables de acero sometidos a fatiga. (Trabajo Fin de Máster Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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TFM-1897-GONZALEZ LEVA.pdf | 7.359Mb | [PDF] | Ver/ | |