Estudio numérico mediante el método de los elementos finitos de la vida a fatiga en uniones atornilladas

Abstract

Las uniones atornilladas son comúnmente conocidas. A pesar de los avances tecnológicos, este tipo de unión continúa teniendo protagonismo incluso en proyectos de última generación como los aerogeneradores. Debido a ello, es importante continuar avanzando en el estudio del comportamiento de dichas uniones. Los conocimientos en uniones atornilladas son muy extensos, por lo que todo estudio innovador suele ser muy complejo. Esto, añadido a la complejidad geométrica que representan las roscas, hace que el Método de los Elementos Finitos sea una herramienta de gran utilidad para su análisis. En este documento se obtiene la distribución y el valor de las tensiones en una unión atornillada mediante un tornillo de métrica M16 y una tuerca con un corte cónico para compararlos con un modelo análogo, pero con tuerca recta cuyo desarrollo se realiza en otro documento. Para ello, se construye y valida el modelo de la unión del tornillo y la tuerca con corte cónico. La geometría se construye con el programa comercial Solidworks y el modelo de cálculo se realiza con el programa comercial ANSYS Workbench. Tras su construcción, se comprueba su funcionalidad ante cargas de tracción y de flexión de modo que el Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla pueda utilizarlo también en futuras tareas de investigación.

Bolted joints are well-known. Despite technological advances, this type of joint also still playing a leading role in cutting-edge projects such as wind turbines. Due to this, it is important to continue advancing in the study of the behavior of these joints. The knowledge in bolted joints is very extensive, so any cutting-edge study is often very complex. This, added to the geometric complexity that threads have, makes the Finite Element Method a very useful tool for its analysis. In this document the distribution and value of stresses in a bolted joint are obtained by means of an M16 metric screw and a nut with a conical cut to compare them with a similar model, but with a straight nut whose development is carried out in another document. To do that, a model of the joint of a screw and a nut with a conical cut is built and validated. The geometry is built with the commercial program Solidworks and the calculation model is performed with the commercial program ANSYS Workbench. After its construction, its functionality will be probed for tensile and bending loads so that the Department of Mechanical Engineering and Manufacturing of the School of Engineering of Seville may also use it in future investigations.