Estudio de la viabilidad de análisis a fatiga de un eje ferroviario con Pro/Engineer

Abstract

Este proyecto trata sobre las características del mallado y de las diferentes opciones de cálculo que ofrece el programa Pro/Engineer basándose en el método de elementos finitos, el cual ha sido de reciente adquisición por la universidad Carlos III de Madrid, probando dichas características sobre un eje de ferrocarril. Durante este proyecto se abordaran diferentes puntos en los cuales se expondrá de forma clara y detallada los pasos seguidos durante su ejecución, las teorías estudiadas para su correcta aplicación y comprensión, como son la teoría del fenómeno de fatiga, a partir del cual realizaremos una serie de ensayos sobre el eje de ferrocarril a estudiar y la teoría del método de elementos finitos que estudiaremos para su comprensión al ser la forma en la que el programa realiza los cálculos matemáticos a los que sometemos dicho eje. De tal forma también se comentaran los diferentes tipos de mallado que se pueden realizar para la utilización del método de los elementos finitos ya que forma parte importante para el desarrollo de este proyecto y porqué conviene utilizar unos tipos u otros según la superficie a estudiar y cuáles son los que ofrece el programa Pro/Engineer. Tras la asimilación de los conceptos teóricos necesarios se procederá a la realización de varias series de ensayos los cuales consistirán en variar el numero de nodos de la malla sobre el eje y cómo influye en los resultados cambiar las opciones de calculo que ofrece el programa a la hora de hacer los estudios estáticos y de fatiga a los que se someterá en cada caso. Al exponer todos los resultados obtenidos y observándolos con los conocimientos adquiridos durante la ejecución del proyecto se obtendrán una serie de conclusiones y la proposición de trabajos futuros para poder continuar con lo asimilado en este trabajo, procediendo entonces a la elaboración de un presupuesto para valorar el trabajo realizado. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

This project deals with the characteristics of the mesh in the different calculation options that the program Pro/Engineer offers. The program is based in the Finite Element Method (FEM), which has been recently acquired by the Universidad Carlos III de Madrid. The characteristics have been tested in a railway axle. In the project, different points will be referred to, through which we will mention the steps followed during the execution, in a detailed and clear way. Furthermore, we will talk about the studied theories for its adequate application and understanding, such as the Fatigue Theory. This theory will be used for several tests in the railway axle that will be studied. Another employed theory is the aforementioned FEM, used for the understanding, because that is the way in which the program makes the mathematical calculation that the axle undergoes. Moreover, the different types of mesh that can be used in the FEM will be detailed. This is an important point in the development of the project, as well as the reason why one or another mesh must be used depending on the studied surface, and which meshes the Pro/Engineer program has at its disposal. After the basic theoretical concepts assimilation, several tests will be made. These tests involve varying the number of the mesh nodes in the axle and checking how the changes in the calculation options that the program offers when the statics studies and fatigue studies are made in each case, has an influence on the results. By the end of the Project, after the obtained results and the acquired knowledge throughout the project, the conclusions will be exposed. Furthermore, future works will be proposed in order to continue this project together with a budget to assess the work.