Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro-ENGINEER

Abstract

El presente proyecto “Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER”, se centra, como objetivo principal, en el modelado y análisis modal de un eje ferroviario empleando el software Pro/ENGINEER con el fin de avanzar en el estudio de la defectología en ejes. En el proyecto se presenta una introducción a la teoría de vibraciones mecánicas y al estudio del fenómeno de fatiga, comprobando cómo el desconocimiento de estos fenómenos ha tenido graves consecuencias a lo largo de la historia. También se introduce de forma breve el software empleado para la realización de los estudios, así como la terminología básica asociada al campo de los ferrocarriles. Una vez situado en el marco del trabajo, se entra en detalle en el estudio del eje ferroviario. Se evalúa cuál es la combinación óptima para la realización de análisis modales, teniendo en cuenta aspectos tales como el tipo de mallado y parámetros propios del software empleado. Se realiza el estudio modal del eje ferroviario y se introducen diferentes tipos de grietas en posiciones repartidas a lo largo del eje ferroviario con objeto de estudiar las variaciones que éstas producen en el comportamiento modal del eje. Para concluir el proyecto se estudian los resultados obtenidos y se plantean posibles mejoras del mismo. Este proyecto inicia una línea de investigación en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carlos III, el cuál prevé realizar posteriormente estudios similares con herramientas más contrastadas por la universidad, así como efectuar estudios de forma experimental con un eje a escala. ___________________________________________________________________________________________________________________________

As its main goal, the current project, “Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER”, focuses on the modeling and modal analysis of a railway axle using the software Pro/ENGINEER in order to advance on the study of defectology in axles. An introduction to mechanical vibrations theory is provided in the project, as well as an introduction to the study of fatigue phenomenon, as a way to prove how the ignorance of these phenomena has had serious consequences throughout history. In the same way the aforementioned software is introduced, alongside with the basic terminology related to the field of railways. Once the working context has been established, the railway axle is studied in detail. The optimum combination for the development of modal analyses is evaluated, taking into account some aspects such as the kind of mesh and typical parameters of the software used. Once the modal study of the railway is carried out, different kinds of cracks placed in various locations along the axle are introduced with the aim of studying the variations these cracks originate in the modal behavior of the axle. The obtained results are analyzed to conclude the project and possible improvements for the project itself are presented. This project starts a line of research in the Mechanical Engineering Department at Carlos III University. Subsequently, similar studies with more contrasted tools are expected to be carried out by the university, alongside with experimental studies with a scale axle.