Desarrollo de software para cálculo a fatiga de ejes según modelos S-N y ε-N

Abstract

Fatiga y fractura son fenómenos que despiertan un creciente interés, sobre todo como consecuencia de la presión económica existente por obtener componentes y estructuras cada vez más eficientes. Las piezas y/o componentes sometidos a cargas variables deben ser capaces de aguantar un número de ciclos preestablecido por un buen diseño a fatiga. El objetivo de este proyecto es crear un programa informático que sirva de soporte y ayuda en el diseño de ejes, tanto estáticos como hiperestáticos, a fatiga. El interés de hallar una solución a este caso estriba en que, si bien la solución manual de un caso estático es relativamente sencillo, se complica extraordinariamente cuando se contempla un caso hiperestático, como puede darse el caso en algunos ejes. Se pretende, por tanto, con la ayuda de medios informáticos, hallar una solución rápida y precisa de las solicitaciones de un eje, eliminando la lentitud y las posibilidades de error que una solución manual conlleva. Obtenidas las solicitaciones del eje, se abordará el problema de la fatiga. Los estudios sobre fatiga cada vez han sido más frecuentes y existen varias teorías. Este PFC se apoyará en 2 de esas teorías: por un lado en las curvas tensión-vida (S-N), y por otro en las curvas deformación-vida (ε-N). Se ha creado una pequeña librería de materiales con sus respectivas características, a la que el usuario tendrá acceso desde el mismo programa, y a la que también podrá añadir nuevos materiales así como modificar los ya existentes en ella. Se ha decidido no considerar todos los problemas que puede presentar un eje, ya que eso alargaría y complicaría excesivamente la resolución del PFC. Sin embargo, esto no quita que el software dé solución a infinidad de casos y, por otra parte pueda servir como base para posteriores mejoras que tengan en cuenta un mayor número de singularidades. Se contemplan tanto ejes estáticos como hiperestáticos, macizos o huecos; sin embargo, no se contempla la solución del problema para ejes nervados ni ejes con secciones cónicas. En cuanto al tipo de carga que soportará el eje serán las producidas por los elementos de transmisión propios del mismo: poleas y/o engranajes. El lenguaje escogido para llevar a cabo este PFC ha sido Visual Basic 6.0. Conviene recordar que se trata de un proyecto de ámbito mecánico y no de un proyecto informático. Por ello, en los documentos que acompañan a este proyecto no se entrará a valorar tanto cuestiones propias a la informática, como aspectos propios de mecánica. Con todo ello se espera haber ofrecido una panorámica suficiente para permitir un buen diseño a fatiga apoyado en este programa, sin olvidar la importancia o necesidad en muchos casos de llevar a cabo ensayos prácticos del comportamiento en servicio real. Los documentos que forman parte de este proyecto son la presente memoria, a la cual acompañan unos anexos, y un apartado de cálculos para apoyar las conclusiones del mismo.