ANALISIS DE ANALISIS DE ESFUERZOS ESFUERZOS

HERTZIANOS DE HERTZIANOS DE ELEMENTOS DE ELEMENTOS DE

MAQUINAS EN MATLABMAQUINAS EN MATLAB

OBJETO DEL PROYECTOOBJETO DEL PROYECTO

El proyecto consiste en la elaboración de un El proyecto consiste en la elaboración de un programa en Matlab, que permita determinar de programa en Matlab, que permita determinar de manera general la incidencia de los esfuerzos manera general la incidencia de los esfuerzos hertzianos en elementos de maquinas que presenten hertzianos en elementos de maquinas que presenten contacto superficial, con base en los modelos contacto superficial, con base en los modelos matemáticos planteados en los textos de diseño de matemáticos planteados en los textos de diseño de maquinas, a fin de contar con una herramienta maquinas, a fin de contar con una herramienta precisa, que permitan realizar un diagnostico precisa, que permitan realizar un diagnostico apropiado de las causas que originan las fallas de apropiado de las causas que originan las fallas de estos elementos y realizar las labores correctivas estos elementos y realizar las labores correctivas correspondientes, con el fin de disminuir el correspondientes, con el fin de disminuir el desgaste, la fricción, la adhesión, lubricación y desgaste, la fricción, la adhesión, lubricación y fractura de estos.fractura de estos.

OBJETIVO GENERALOBJETIVO GENERAL

El proyecto consiste en la construcción de El proyecto consiste en la construcción de un algoritmo en Matlab, que permita un algoritmo en Matlab, que permita calcular la magnitud de los esfuerzos calcular la magnitud de los esfuerzos hertzianos en las superficies de elementos hertzianos en las superficies de elementos de maquinas, que interactúen por medio de maquinas, que interactúen por medio de contacto estático con otros elementos de contacto estático con otros elementos mecánicos.mecánicos.

OBJETIVOS ESPECIFICOSOBJETIVOS ESPECIFICOS

Planteamiento analítico generalizado de Planteamiento analítico generalizado de las ecuaciones que permitan calcular la las ecuaciones que permitan calcular la magnitud de los esfuerzos hertzianos en magnitud de los esfuerzos hertzianos en elementos de maquinas sometidos a elementos de maquinas sometidos a contacto superficial.contacto superficial.

Identificación de elementos de maquinas Identificación de elementos de maquinas en los cuales se pueda aplicar los casos en los cuales se pueda aplicar los casos generalizados de contacto superficial.generalizados de contacto superficial.

OBJETIVOS ESPECIFICOSOBJETIVOS ESPECIFICOS

Elaboración de algoritmo en Matlab, que permita Elaboración de algoritmo en Matlab, que permita calcular la magnitud de los esfuerzos de calcular la magnitud de los esfuerzos de contacto presentes en elementos de maquina, contacto presentes en elementos de maquina, sometidos a contacto estático en la superficie.sometidos a contacto estático en la superficie.

Proponer un procedimiento de modelación en Proponer un procedimiento de modelación en elementos finitos del caso en estudio, con el fin elementos finitos del caso en estudio, con el fin de obtener una buena aproximación de los de obtener una buena aproximación de los efectos de los esfuerzos de contacto entre las efectos de los esfuerzos de contacto entre las superficies de los elementos en estudio.superficies de los elementos en estudio.

METODOLOGIA EMPLEADAMETODOLOGIA EMPLEADA

Recolección de información acerca de esfuerzos Recolección de información acerca de esfuerzos hertzianos entre superficies en contacto.hertzianos entre superficies en contacto.

Análisis de información y procesamiento de Análisis de información y procesamiento de información recolectada.información recolectada.

Planteamiento analítico de casos generales de Planteamiento analítico de casos generales de esfuerzos de contacto.esfuerzos de contacto.

METODOLOGIA EMPLEADAMETODOLOGIA EMPLEADA

Desarrollo de programa en Matlab.Desarrollo de programa en Matlab.

Desarrollo en elementos finitos de herramienta Desarrollo en elementos finitos de herramienta que permita simular la incidencia de esfuerzos que permita simular la incidencia de esfuerzos hertizianos de superficies en contacto.hertizianos de superficies en contacto.

CASOS PARTICULARES DE CASOS PARTICULARES DE ESFUEROZOS DE CONTACTOESFUEROZOS DE CONTACTO

Esfuerzos de contacto entre dos esferasEsfuerzos de contacto entre dos esferas

Esfuerzo de contacto cilíndricoEsfuerzo de contacto cilíndrico

CONTACTO EN ESFERASCONTACTO EN ESFERAS

CONTACTO ENTRE CILINDROSCONTACTO ENTRE CILINDROS

DATOS ENTRADA PROGRAMA DATOS ENTRADA PROGRAMA EN MATLABEN MATLAB

MENU INICIAL DEL PROGRAMA MENU INICIAL DEL PROGRAMA EN MATLABEN MATLAB

OPCION 1: PROPIEDADES OPCION 1: PROPIEDADES MECANICASMECANICAS

OPCION 2: DATOS DE ENTRADAOPCION 2: DATOS DE ENTRADA

RESULTADOSRESULTADOS

OPCION 3: DATOS DE ENTRADAOPCION 3: DATOS DE ENTRADA

RESULTADOSRESULTADOS

MODELACION EN ELEMENTOS FINITOS DE CASOS MODELACION EN ELEMENTOS FINITOS DE CASOS PARTICULARES DE CONTACTO ENTRE SUPERFICIESPARTICULARES DE CONTACTO ENTRE SUPERFICIES

PESO DEL VAGON: 400 TON

DIAMETRO DE RUEDA : 1M

ESPESOR DE RUEDA : 0.1M

MODULO ELASTICO: 210E9 PA

MODULO DE POISSON : 0.28

PROCEDIMIETOPROCEDIMIETO

DEFINICION DE GEOMETRIADEFINICION DE GEOMETRIA PUNTOS, CONTORNOS, REGIONESPUNTOS, CONTORNOS, REGIONES

PROPIEDADES DE CUERPOS MODELADOSPROPIEDADES DE CUERPOS MODELADOS TIPO DE MATERIAL, CARGAS APLICADASTIPO DE MATERIAL, CARGAS APLICADAS

CONDICIONES DE FRONTERACONDICIONES DE FRONTERA TAMAÑO DE MALLA, ELEMENTOS GAPTAMAÑO DE MALLA, ELEMENTOS GAP

EJECUCION DEL PROGRAMAEJECUCION DEL PROGRAMA

ANALISIS DE RESULTADOSANALISIS DE RESULTADOS

SOLUCION DEL PROBLEMASOLUCION DEL PROBLEMA

PROGRAMA COSMOS/M

TAMAÑO DE MALLATAMAÑO DE MALLA

PROGRAMA COSMOS/M

GRAFICA DE ESFUERZOS EN GRAFICA DE ESFUERZOS EN DIRECCION DE LA CARGADIRECCION DE LA CARGA

PROGRAMA COSMOS/M

GRAFICA DE DESPLAZAMIENTOS GRAFICA DE DESPLAZAMIENTOS EN DIRECCION DE LA CARGAEN DIRECCION DE LA CARGA

PROGRAMA COSMOS/M

RESULTADOS DE COSMOS/MRESULTADOS DE COSMOS/M

RESULTADOS EN MATLABRESULTADOS EN MATLAB

ANALISIS DE RESULTADOSANALISIS DE RESULTADOSMATLAB VS COSMOS/MMATLAB VS COSMOS/M

Esfuerzo Principal en dirección de la carga.Esfuerzo Principal en dirección de la carga.

Matlab: -5.96 e-8 [Pa]Matlab: -5.96 e-8 [Pa]COSMOS/M: -6.68 e-8 [Pa]COSMOS/M: -6.68 e-8 [Pa]10.79%10.79%

Maxima deflexión:Maxima deflexión:

Matlab: 3.7277 e-5 [M]Matlab: 3.7277 e-5 [M]COSMOS/M: 4.054 e-5 [M]COSMOS/M: 4.054 e-5 [M]% Error: 7.99%% Error: 7.99%

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