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Análisis de la presencia de fisuras en ejes-vigas mediante el estudio de la amplitud de las señales de tensión

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2014-10-09
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2014-10-09
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Todos los componentes mecánicos y estructurales a lo largo de su vida en servicio son susceptibles de presentar fallos, ya que las condiciones reales de funcionamiento o de fabricación pueden llegar a discrepar de las que esperaba en un principio el diseñador. En la mayoría de los casos estos fallos se inician debido a la presencia de fisuras en el interior de dichos elementos, pudiendo provenir de defectos del material, de errores durante el proceso de fabricación o incluso habiendo sido inducidas durante el servicio. Debido a los enormes perjuicios que puede suponer el fallo de estos componentes, ya no sólo en el ámbito económico (tales como las generadas por la falta de integridad estructural del componente o las producidas por la demora en la producción de un nuevo componente) sino también en el social (pudiendo ocasionar daños tanto a las vidas humanas como al medio ambiente), han provocado que a lo largo de los últimos años se hayan desarrollado multitud de métodos no destructivos con el fin de detectar e identificar defectos en los componentes sin poner en peligro la integridad del mismo, cobrando especial importancia aquellos que involucran la simulación numérica. En el presente informe se pretende desarrollar un método innovador que permite detectar y estudiar las fisuras existentes en una viga con un comportamiento a flexión, mediante el análisis y el tratamiento de ondas propagándose en el interior de una viga fisurada. Para ello se empleará la herramienta informática de elementos finitos Abaqus, con la cual se obtendrán las relaciones existentes entre algunas de las propiedades de la onda y las características de la fisura, tales como la localización y el tamaño, las cuales permitirán determinar si el componente estudiado presenta o no defectos. Este método de simulación numérica presenta la ventaja de que puede emplearse en cualquier componente, ya sea viga o eje, sin necesidad de conocer previamente las características del material que conforma el componente, ni el comportamiento del eje intacto (sin fisuras)
All mechanical and structural components are likely to present damage during their lifetime, due to operating conditions that differ from de conditions initially thought by the designer. The cause of this is that real operating conditions can differ from the conditions that the designer initially thought. Mostly these mistakes occur as a consequence of the presence of cracks inside these components. Errors during the manufacturing process or alterations while being used can be the origin of these cracks. Failures in these mechanical and structural components could imply terrible consequences: both in the economic field (delay in the production of new components and lack of structural integrity) and the social field (possibility of damage lives and environment). To prevent it, in the last years new nondestructive methods, which do not compromise the integrity of the components, have been developed to detect and identify defects in these components. Special importance has the nondestructive methods based on numerical simulation. This review pretends to design a new method that allows the detection and study of cracks in a beam with a behavior to flexion. This technique is based on the analysis and treatment of waves propagation inside a cracked beam. Abaqus computer tool for finite elements will be used to assemble it. Abaqus allows us to know the relation between different characteristics of the wave, as the area and the amplitude, the crack distinctiveness (localization and size, for example). The analysis of all these characteristics will determine if the studied component has or not structural or functional defects. The advantage of using the numerical simulation based on method is that it can be used in any components of constant section, like a beam or axis, without the need of previously knowing material composition and the behavior of the intact component (with no cracks).
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Keywords
Fisuras de frente recto, Método de elementos finitos, Ondas, Análisis estructural
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