Estudio de la influencia del diseño y la descarburización en la vida a fatiga de un brazo direccional de un vehículo de carga pesada usando el método de los elementos finitos
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Resumen
En la actualidad, teniendo en cuenta los avances científicos que potencian la industria 4.0, el método de los elementos finitos (FEM) surge como una alternativa de verificación y diseño de distintos elementos mecánicos como lo son las piezas de un vehículo de carga pesada. Se considera una alternativa al diseño clásico de elementos mecánicos puesto que es una metodología la cual se basa en la solución aproximada de ecuaciones diferenciales parciales, siendo estas ecuaciones las que modelan estos sistemas mecánicos, por ejemplo mediante la ecuación de elasticidad. Así mismo, recientemente este tipo de implementación numérica permite realizar la optimización de algunos elementos mecánicos, teniendo como objetivo la reducción de masa del elemento. El objetivo del presente trabajo final de maestría es analizar mediante la metodología de elementos finitos el brazo direccional de un vehículo de carga pesada teniendo en cuenta condiciones de carga y manufactura. Este trabajo permitirá al lector comprender cómo a partir de un posprocesamiento de malla, es posible analizar la influencia de la banda descarburizada presente en el brazo direccional de un vehículo de carga pesada seleccionado. Además, se presenta una propuesta de diseño mediante optimización de forma basada en un modelo de información, donde el modelo optimizado tiene vida a fatiga superior al diseño original. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Currently, considering the scientific advances that boost Industry 4.0, finite element method (FEM) emerges as an alternative for the verification and design of different mechanical elements such as the parts of a heavy-duty vehicle. It is considered an alternative to the traditional design of mechanical elements since it is a methodology based on the approximate solution of partial differential equations, these equations being the ones that model these mechanical systems, for example, through the elasticity equation. Likewise, recently this type of numerical implementation allows the optimization of some mechanical elements, with the objective of reducing the element's mass. The objective of this master's final project is to analyze the steering arm of a heavy-duty vehicle using the finite element methodology, taking into account loading and manufacturing conditions. This work will allow the reader to understand how, through mesh post-processing, it is possible to analyze the influence of the decarburization band present in the heavy-duty vehicle's steering arm selected for the study. Futhermore, a design proposal is presented using shape optimization based on an information model, where the optimized model has a longer fatigue life than the original design.
Descripción
Ilustraciones, diagramas, fotografías, gráficos
Palabras clave propuestas
Método de los elementos finitos; Vehículos de carga pesada; Brazo direccional; Sistema de dirección; Enmallado; Descarburización; Acero forjado; Forja; Resistencia a fatiga; Optimización de forma; Finite element method; Heavy-duty vehicles; Steering arm; Steering system; Decarburization; Forged steel; Fatigue strength; Shape optimization