Desarrollo de software de interfaz gráfica para la predicción de vida a fatiga multiaxia

Abstract

La fatiga juega un papel muy importante dentro de los fenómenos relacionados con el desgaste de los materiales usados en muchos sectores industriales. Especialmente tiene una importante relevancia dentro del sector aeronáutico, la cual ha sido una de las mayores causantes de problemas estructurales cuando dicho fenómeno no ha sido tenido en cuenta en los cálculos para el diseño de las aeronaves. Como definición básica, podemos decir que este fenómeno se produce cuando una estructura un material se ve sometido a cargas fluctuantes en el tiempo, ya sean determinadaso aleatorias. Dichas cargas pueden producir microgrietas que, con el paso del tiempo, podrían desencadenar los condicionantes necesarios para una propagación más rápida de la grieta, pudiéndose producir un fallo catastrófico dentro de la estructura. La estructura interna de los materiales metálicos, que son los que se utilizan en mayor medida para el diseño estructural de una aeronave, está conformada por gránulos diferentes. Por tanto, dos piezas producidas del mismo modo, el mismo acabado y el mismo material pueden llegar al fallo de fatigaen diferentes instantes, haciendo la predicción de este fenómeno aún más difícil. El fallo por fatiga no puede predecirse de manera exacta aunque puede aproximarse de manera estadística. Aunque los resultados de predicción para diferentes piezas sean dispersos, es indispensable desarrollar modelos de predicción que puedan calcular el momento en el que se va a producir el fallo. Esta predicción aproximada del punto de fatiga podría suponer una mejora en el diseño y en la seguridad de los componentes aeronáuticos.Para la realización de este trabajo se ha utilizado un lenguaje de programación denominado Python. Este lenguaje es uno de los más fáciles de aprender dentro de los lenguajes de programación.Este trabajo es una continuación del trabajo realizado por Alejandro Quirós Rodríguez[14], quien desarrolló diferentes scripts para la estimación de la vida a fatiga del componente, diferenciando entre las diferentes fases por las que pasa la vida de la grieta. Mi trabajo ha consistido en la mejora del código, intentándolo hacer más simple de comprender para cualquier desarrollador que se enfrente a él en un futuro. El punto más importante de este trabajo ha sido ,aparte de lo anterior, la implementación de un software con interfaz gráfica de usuario para el cálculo de la fatiga multiaxial, de forma que cualquier persona sin conocimientos de programación en Python pudiera calcular de forma rápida y sencilla los datos de estimación de la vida a fatiga.

Fatigue plays a very important role in the phenomena related to wear and tear of materials usedin many industrial sectors. In particular, it has significant relevance with in the aeronautical sector, which has been one of the biggest causes of structural problems when this phenomenon has not been taken into account in the calculations for aircraft design.As a basic definition, we can say that this phenomenon occurs when a structure a material is subjected to fluctuating loads over time, whether determined or random. Such loads can produce micro-cracks, which over time could trigger the conditions necessary for faster crack propagation, and catastrophic failure may occur within the structure.The internal structure of metallic materials, which are the ones most commonly used for the structural design of an aircraft, consists of different granules. There fore, two pieces produced in the sameway, the same finish and the same material can reach fatigue failure at different times, making the prediction of this phenomenon even more difficult. Fatigue failure cannot be accurately predicted, although it can be statistically approximated. Although the prediction results for different parts aredispersed, it is essential to develop prediction models that can calculate when the failure will occur.This approximate fatigue point prediction could lead to an improvement in the design and safety ofaeronautical components.A programming language called Python has been used to perform this work. This language is one of the easiest to learn within programming languages. This work is a continuation of the work done by Alejandro Quirós Rodríguez[14], who developed different scripts for The estimation of life to fatigue of the component, differentiating between the different phases through which the life of thecrack passes. My job has been to improve the code, trying to make it easier for any developer to face it in thefuture. The most important point of this work has been, apart from the above, the implementation of a software with graphical user interface for the calculation of multi-axial fatigue, so that anyone without programming knowledge in Python could quickly and easily calculate life estimation data to fatigue.