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Diseño y análisis estático de una handbike

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Publication date
2015-10
Defense date
2015-10-22
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El diseño industrial, en la actualidad, no se concibe sin el uso de nuevos materiales (materiales compuestos, súperaleaciones, nanoestructuras), ni de herramientas tecnológicas, como los diferentes software especializados en el diseño asistido por computador (conocido como CAD, Computer Aided Design), o los software especializados en el análisis estructural mediante el método de elementos finitos (FEM, Finite Element Method), piezas básicas en cualquier actividad relacionada con el I+D+i. El uso de software CAD permite la realización de modelos 3D con un alto grado de detalle, así como el desarrollo de superficies complejas, y son un gran soporte para los análisis de viabilidad de los diseños desde el punto de vista productivo y de mantenibilidad. Por su parte el software FEM ha facilitado el análisis estructural y, este método, permite simplificar problemas complejos desde el punto de vista físico y matemático, que hasta su aparición eran de difícil resolución. Este proyecto es un ejemplo de desarrollo de una estructura realizada en material compuesto, en el que se realiza un modelo 3D mediante software CAD, y posteriormente un análisis estructural, con el uso de software FEM. La estructura a analizar es el prototipo de un chasis de una Handbike, bicicleta usada en el ciclismo adaptado para personas con algún tipo de minusvalía e impulsada por las manos. Como características principales de esta estructura, caben destacar el material utilizado, íntegramente en fibra de carbono, y su finalidad, el ascenso del monte Kilimanjaro por una persona con problemas de movilidad. Debido a que la estructura analizada es un prototipo ya fabricado que no ha sido modelizado con anterioridad, los objetivos principales de este proyecto son aportar un modelo 3D basado en la geometría fabricada, los planos que definen la estructura, y un análisis estructural, con el fin de aportar datos relevantes sobre el diseño realizado, como pueden ser zonas de concentración de cargas, necesidades de diseño por problemas en el proceso de fabricación, posibles mejoras, etc.
Actually, industrial design, is inconceivable without the use of new materials (composites, superalloys, nanostructures) or technological tools, such as different specialized in computer-aided design (known as CAD, computer aided design software ), or specialized software in structural analysis using the finite element method (FEM, finite element Methods), basic pieces in any activity related to R+D+i. The use of CAD software allows the realization of 3D models with a high degree of detail, and the development of complex surfaces, and it is a great support for the feasibility study of the designs from the point of view of production and maintainability. Meanwhile the FEM software has provided the structural analysis, and this method allows to simplify complex problems from the point of view physicist and mathematician, who until his appearance were difficult to resolve. This project is an example of developing of an structure made of composite material, in which a 3D model is performed using CAD software, and then a structural analysis using FEM software. The structure analyzed is a prototype chassis from a handbike, bicycle used in cycling adapted for people with some kind of disability and driven through the hands. The main characteristics of this structure, we would highlight the material used, entirely in carbon fiber, and its purpose, the ascent of Mount Kilimanjaro for a person with mobility problems. Due to the fact that the analyzed structure is a prototype already manufactured that has not been modeled before, the main objectives of this project are to provide a 3D model based on the fabricated geometry, planes that define the structure and structural analysis in to provide data relevant about the design made, as can be load concentration zones, design needs by problems in the manufacturing process, improvements, etc.
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Keywords
Handbike, Método de elementos finitos, Análisis estructural, Materiales compuestos
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