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UANL - FIME Laboratorio de Aeroelasticidad

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IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3

VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Laboratorio de Aeroelasticidad Frecuencia semanal: 1 hrs. Horas presenciales: 1 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: Fecha de la última actualización: Responsables del diseño: Dr. Diego Francisco Ledezma Ramírez, M.C. José de Jesús Villalobos Luna

Presentación:

Aeroelasticidad se define como el estudio del efecto de oscilaciones mecánicas debidas a cargas aerodinámicas en estructuras. Su aplicación es particularmente importante en el diseño de sistemas aeroespaciales ya que estas están sujetas a este tipo de cargas y otras mas que producen oscilaciones en vuelo y en tierra, por ejemplo impactos, cargas aleatorias debidas a los sistemas de propulsión, efectos aerodinámicos, etc. Debido a esto es de vital importancia diseñar adecuadamente las estructuras para garantizar su correcto funcionamiento y la seguridad de los pasajeros. La unidad de aprendizaje se divide en cinco fases. La primera fase contempla una introducción a los fundamentos de adquisición y procesamiento de señales. En la segunda fase el estudiante aplicará los conceptos de respuesta en frecuencia para determinar esta función en un sistema


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mecánico. La tercera etapa involucra el estudio del aislamiento vibratorio y las pruebas vibratorias. La cuarta etapa presenta el estudio de sistemas de varios grados de libertad. Posteriormente en la quinta etapa, el estudiante aplicará los fundamentos previos para realizar análisis modales de estructuras simples. Por último, se realizará un análisis modal de una estructura aeronáutica como producto integrador.

Propósito:

La finalidad de la unidad de aprendizaje es que el estudiante aplique técnicas experimentales para caracterizar la respuesta libre y forzada

de estructuras mecánicas sujetas a diferentes tipos de carga cíclica, para predecir su respuesta, y prevenir condiciones de oscilación que puedan poner en riesgo la integridad de la estructura o de sus ocupantes.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que permita la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

• Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos

Competencias personales y de interacción social


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• Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable.

Competencias integradoras

• Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Aplica métodos experimentales para analizar la respuesta en tiempo y en frecuencia de estructuras, con el fin de implementar métodos de control, aislamiento, monitoreo, y diseño.


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Representación gráfica

Competencias de la Unidad

de Aprendizaje

Instrumentales

Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y

global con actitud crítica y compromiso humano y profesional para contribuir a

consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable.

Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de

vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su

profesión y la generación de conocimientos

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal

de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar

ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque

ecuménico.

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y

campos del conocimiento que permita la toma de decisiones oportunas y

pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

IntegradorasConstruye propuestas innovadoras

basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los

retos del ambiente global interdependiente.


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Unidad temática 1: Fundamentos de adquisición y procesamiento de señales Competencias particulares: Aplicar los fundamentos experimentales necesarios para la adquisición y procesamiento de señales vibratorias.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de

aprendizaje Contenidos Recursos

Aplica técnicas de procesamiento y adquisición de señales por medio de transductores, acondicionadores de señal, y PC, para el análisis de señales dinámicas.

Reporte de práctica de laboratorio.

Reporte escrito de la práctica. Puntos a evaluar

• Fecha de entrega

• Análisis e interpretación del problema.

• Calidad del reporte escrito.

• Calidad de los resultados.

• Discusión de los resultados.

Adquisición de señales ideales por medio de PC. Adquisición de señales reales por medio de PC. Análisis de señales adquiridas.

I.- Adquisición y procesamiento de señales.

Libros de apoyo Pintarron PC Proyector Software de análisis. Transductores, acondicionadores de señal, tarjeta de audio, generadores de función, motores eléctricos.


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Unidad temática 2: Medición de la respuesta en frecuencia Competencias particulares: Aplica los conceptos de respuesta en frecuencia para la medición de dicha función en estructuras simples.





Determina la función de respuesta en frecuencia en base a los conceptos de respuesta dinámica, para medir el comportamiento de una estructura bajo carga variable.








Adquisición de las señales de entrada y respuesta de una estructura simple. Gráfica de la respuesta en frecuencia en base a las señales adquiridas.

Gráfica de la respuesta transitoria de la estructura.

I.- Respuesta en frecuencia. II.- Respuesta transitoria.

Libros de apoyo Pintarron PC Proyector Software de análisis. Transductores, acondicionadores de señal, tarjeta de audio, generadores de función, estructura de prueba.


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Unidad temática 3: Introducción a las pruebas vibratorias y prueba de aislamiento vibratorio Competencias particulares: Comprender los procedimientos generales de pruebas de vibración y aplicarlos en la medición de la eficiencia de aislamiento vibratorio de diferentes aislantes.





Comprende y aplica las técnicas de pruebas vibratorias en la medición de la eficiencia de aislantes vibratorios.








Programación del procedimiento de prueba. Adquisición de señales de entrada y salida. Procesamiento de las mediciones para obtener las gráficas de transmisibilidad. Comparación con transmisibilidad teórica.

I.- Fundamentos de pruebas vibratorias. II.- Medición de la transmisibilidad.

Libros de apoyo Pintarron PC Proyector Software de análisis. Transductores, sistema de excitación vibratoria, muestras de aislantes.


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Unidad temática 4: Absorsores dinámicos de vibración Competencias particulares: Aplicar el concepto de absorsor dinámico para la reducción de la vibración de una estructura.





Aplica los fundamentos teóricos de respuesta de sistemas de varios grados de libertad, para implementar control de vibraciones por medio de un absorsor dinámico.








Adquisición de señales de entrada y salida. Procesamiento de las mediciones para obtener las gráficas de respuesta en frecuencia. Comparación y análisis de los diferentes casos.

I.- Medición de la respuesta en frecuencia del sistema inicial.

II.- Modificación del sistema y

caracterización de la respuesta en

frecuencia.

Libros de apoyo Pintarron PC Proyector Software de análisis. Transductores, sistema de excitación vibratoria, estructura de prueba, absorsor dinámico.


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Unidad temática 5: Análisis modal Competencias particulares: Identificar las técnicas teóricas y experimentales usadas en el análisis modal de estructuras.





Identifica y aplica los diferentes métodos, instrumentación, técnicas y aplicaciones del análisis modal para realizar el estudio dinámico de una estructura.








Adquisición de señales de entrada y salida. Procesamiento de las mediciones para obtener las gráficas de respuesta en frecuencia. Extracción y reconstrucción de los parámetros modales.

I.- Medición de la respuesta en frecuencia del sistema.

II.- Extracción de los parámetros y

reconstrucción de las formas

modales.

Libros de apoyo Pintarron PC Proyector Software de análisis. Transductores, sistema de excitación vibratoria, estructura de prueba.


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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación 1. Reporte de práctica Unidad Temática 1 15% 2. Reporte de práctica Unidad Temática 2 15% 3. Reporte de práctica Unidad Temática 3 15% 4. Reporte de práctica Unidad Temática 4 15% 5. Reporte de práctica Unidad Temática 5 15% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 25%

El alumno elaborará un análisis modal completo de una estructura aeronáutica y realizará un reporte adecuado al caso.

Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Fundamentals of Mechanical Vibrations (2nd edition, 2000).

Autor: Kelly Graham S. Editorial: Mc Graw Hill.

Libro: Mechanical Vibrations (4th edition, 1995).

Autor: Rao Singiresu S. Editorial: Prentice Hall


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Libro: Fundamentals of structural dynamics (2nd edition, 2006).

Autor: Dewsey H. Hodges, Alvin Pierce. Editorial: Wiley

Libro: Introduction to Structural Dynamics (1st edition, 2006).

Autor: Bruce K. Donaldson. Editorial: Cambridge University Press.

o Tema: Aisladores vibratorios Liga: http://www.vibrationmounts.com

Fecha última revisión: 04 de octubre 2015

o Tema: Análisis de señales de vibración

Liga: http://www.dataphysics.com/resources/library-data-physics-center/signalcalc.html Fecha última revisión: 04 de octubre 2015

o Tema: Tópicos aplicados del estudio del sonido y vibraciones Liga: http://www.sandv.com/home.htm

Fecha última revisión: 04 de octubre 2015

Revista: Procedia Engineering, International Conference On Modelling Optimization And Computing

Año: 2012 # de revista: 38

Mes: Nombre del artículo: Review of Aeroelasticity Testing Technology

Autor: M. Sundresan, D. Raja Joseph, R. Karthick , J.C. Sherlin Shibi Joe.

http://www.vibrationmounts.com/

http://www.dataphysics.com/resources/library-data-physics-center/signalcalc.html

http://www.sandv.com/home.htm


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Revista: Ingeniare, Revista Chilena De Ingeniería Año: 2006

# de revista: 14 (3) Mes:

Nombre del artículo: Noise And Vibration Of Spacecraft Structures Autor: JP Arenas, RN Margasahayam

Perfil del docente: Maestría en Ingeniería Mecánica y/o ramas afines con habilidades prácticas en el manejo de herramientas computacionales y software especializado, deseable contar con conocimientos en la dirección de proyectos de desarrollo, investigación y/o servicios técnicos. Ficha bibliográfica del profesor: Dr. Diego Francisco Ledezma Ramirez: Ingeniero Mecánico Electricista Doctorado en Dinámica Esturctural Profesor de tiempo completo en Dinámica Estructural desde 2008


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JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO

Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks Dr. Luis Arturo Reyes Osorio

COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez


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CONTROL DE CAMBIOS

Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha

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