Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro-ENGINEER

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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.
Ingeniería Técnica en Mecánica
Publicado el : jueves, 01 de marzo de 2012
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Departamento de Ingeniería Mecánica





PROYECTO FIN DE CARRERA





Análisis modal de un eje
ferroviario mediante
Pro/ENGINEER







Autor: Antonio Argüelles Iñiguez


Tutor: Dr. Higinio Rubio Alonso




Leganés, Marzo de 2012





Título: Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER
Autor: Antonio Argüelles Iñiguez
Director: Higinio Rubio Alonso





EL TRIBUNAL



Presidente:


Vocal:


Secretario:




Realizado el acto de defensa y lectura del Proyecto Fin de Carrera el día __ de _______ de
20__ en Leganés, en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de
Madrid, acuerda otorgarle la CALIFICACIÓN de







VOCAL







SECRETARIO PRESIDENTE













Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER



Agradecimientos

“Paciencia, tesón, muchas ganas y las cosas claras…”
Era inevitable que comenzase este pequeño gran apartado con esas sabias palabras que un día leí
en algún libro que ahora mismo no recuerdo…
Gracias a la gorda y al encargado, por renunciar a tantas y tantas cosas para conseguir
convertir en ingeniero a éste que escribe, simpático niño, adolescente rebelde y joven algo
estúpido que por su forma de ser nunca sabrá demostrar lo mucho que os quiere y que valora
todo lo que habéis hecho por él.
Gracias hermano, no tanto por tus apuntes (entiéndeme, la caligrafía no ayudaba) si no
por todo el apoyo moral dado en días difíciles, que han sido unos cuantos. Ahora que lo pienso,
creo que sé donde leí aquellas palabras.
Gracias cariño por tu comprensión y apoyo, cuando te conocí apenas había aprobado
cinco asignaturas, y de aquello ya hace tiempo ¿verdad? Sé que no ha sido fácil. Elmdmv.
Porque familia, lo importante es estar unidos siempre, juntos hemos conseguido grandes cosas.
Y ahora....
“Vamos a darle forma a un tranquilo rinconcito asturiano y a sacar lo mejor de él”
Quisiera desde aquí agradecer también al tutor de este proyecto Higinio Rubio Alonso,
por brindarme la oportunidad de realizarlo y por las innumerables tardes de Miércoles dedicadas
al mismo.
Por último, quisiera agradecer a Yoli, de fotocopias RG tantas tardes de entretenida
charla, que han amenizado los duros días de 9h a 21h de los primeros años, y por todo el apoyo
ofrecido en todo lo que ha estado en su mano.





I


Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER





II


Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER




Resumen
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.

Palabras clave

Eje ferroviario, análisis modal, fatiga, grieta, Pro/ENGINEER, resonancia
compensada.


III


Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER







IV


Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER



Abstract

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.


Keywords

Railway axle, modal analysis, fatigue, crack, Pro/ENGINEER, compensated
resonance.

V


Análisis modal de un eje ferroviario mediante Pro/ENGINEER




VI

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