Metodología para el análisis a fatiga mediante el código Pro Engineer : aplicación a un eje ferroviario

Abstract

Este trabajo se ha centrado en el estudio sobre un eje de un tren de mercancías. Durante su vida útil se pueden producir diferentes defectos bajo las cargas de servicio, que pueden llegar a provocar un fallo catastrófico. De este modo, la integridad estructural de los ejes debe hoy día analizarse desde una filosofía de diseño de tolerancia al daño, asumiendo que en el curso de su servicio pueden formarse grietas y éstas deben poder ser detectadas antes de que alcancen su tamaño crítico mediante la planificación de programas de inspección apropiados. El objetivo de este trabajo es utilizar el reciente programa instalado en la Universidad, Pro Engineer, para analizar el comportamiento a fatiga de un eje ferroviario, así como la influencia de la geometría y la presencia de fisuras en la vida útil del mismo. El contenido de este trabajo se ha dividido en diez capítulos, siendo el primero en el que se detallan los objetivos y el planteamiento del trabajo en el que se incluye esta descripción. El segundo capítulo presenta una introducción al análisis a fatiga, a través de los acontecimientos históricos relacionados con este fenómeno, así como la situación actual del mismo en la industria ferroviaria. El tercer y el cuarto capítulo detallan la Mecánica de la Fractura y la Fatiga, desarrollando fundamentos que se seguirán a lo largo del proyecto. En el quinto capítulo se plantea el problema que se va a resolver posteriormente, y se definen las herramientas informáticas a utilizar en el resto del trabajo, ANSYS y Pro Engineer. El sexto capítulo recoge la comparación de un análisis de esfuerzos realizado con esas dos herramientas, ANSYS y Pro Engineer. Con el mismo planteamiento de comparar resultados, para verificar la utilidad de Pro Engineer en este tipo de análisis, se compara en el séptimo capítulo un análisis a fatiga realizado analíticamente y mediante Pro Engineer. Tras las oportunas comprobaciones, se realiza en el capítulo octavo un análisis de esfuerzos y a fatiga del eje ferroviario mediante Pro Engineer. En el capítulo noveno se estudian dos variantes del problema inicial, un rediseño en la geometría, y la simulación de una fisura en el eje, con objeto de estudiar la influencia en la vida a fatiga. Por último, el décimo capítulo recoge las conclusiones obtenidas de este trabajo, así como los posibles trabajos futuros que puedan tomarlo como referencia.