PROYECTO
Estudio del factor de intensidad de tensiones en una fisura contenida en un eje giratorio
(Lourdes Rubio, Martina Esteban, Belén Muñoz-Abella y Patricia Rubio)
Introducción
Los ejes son componentes mecánicos presentes en la mayoría de las máquinas y mecanismos. Como consecuencia de fallos en el material y/o el funcionamiento en un entorno agresivo, los ejes pueden llegar a generar fisuras cuyo crecimiento puede dar lugar a roturas catastróficas o, en el mejor de los casos, elevados gastos de reparación y mantenimiento.
Hacer previsiones sobre la vida útil de los componentes solo es posible, en el caso de fisuras, si se puede determinar su crecimiento y la velocidad de crecimiento. Para ello, resulta imprescindible conocer el Factor de Intensidad de Tensiones y su evolución en el frente de la fisura.
El modelo más habitual para el estudio de ejes en general, y de ejes fisurados en particular, es el modelo de Jeffcott Rotor que consiste en un eje biapoyado y con un disco en su sección central.
El comportamiento de los ejes fisurados se puede determinar mediante las órbitas y mediante el factor de intensidad de tensiones.
Este último se ha estudiado, en ejes, en condiciones estáticas o cuasiestáticas, sin embargo, en conocimiento de las autoras de este trabajo no existen resultados del FIT en condiciones dinámicas.
Objetivos
- Estudio mediante un modelo de elementos finitos 3D de un eje fisurado en condiciones dinámicas de giro.
- Estudio de las órbitas del punto central de la sección fisurada del eje cuando este gira a velocidades correspondientes a los armónicos 2X, 3X y 4X.
- Estudio del FIT dinámico en distintos puntos del frente de la fisura durante una vuelta, en las mismas velocidades indicadas.
- Estudio de la dependencia de la velocidad de giro y la profundidad de la fisura en las órbitas y en el FIT.
Conclusiones
- Se ha desarrollado un modelo numérico 3D de un eje rotatorio fisurado mediante el código ABAQUS.
- Se han estudiado las órbitas obtenidas en los armónicos 2X, 3X y 4X.
- Se ha calculado el Factor de Intensidad de Tensiones dinámico a partir del CTOD.
- El FIT aumenta con la profundidad de la fisura.
- El FIT aumenta con la velocidad de giro.
- El valor máximo del FIT dinámico es mayor (hasta 4 veces mayor en 1/2 de la velocidad crítica) que el FIT estático del mismo componente.
