Diseño de elementos de aeronaves

Diseño de Elementos de Aeronaves

Abstract

En el presente reporte que se presentara a continuación, son los resultados obtenidos analíticamente por nuestro Software ANSYS 15.0 y de manera teórica en base a nuestras tablas y conocimientos adquiridos durante este semestre.

Apoyándonos de la figura 1.

Planteamiento del Problema

“Un eje de rotación circular, mecanizado a partir de acero estructural, se somete a un par de torsión que varía desde un valor de 200 N.m a 400 N.m y a un momento de flexión fluctuante que varía desde un valor de -100 N.m a 300 N.m. También una fuerza de tracción axial de 5 kN actúa sobre el elemento. El par de torsión y los momentos de flexión tienen sus valores de pico al mismo tiempo y sus frecuencias son iguales. Encontrar el factor de seguridad del elemento para una operación infinito. Utilizar el Diagrama de Goodman Modificado”

[pic 1]

Introducción

Para este problema las dimensiones de longitud que se utilizaron son de 80 y 80, con un acero 1018 maquinado en frio, donde las propiedades por default son de Sut= 460 MPa y Sy=250 MPa.

Análisis Teórico

Se aplicaran las estimaciones de los factores de Marín al límite de resistencia a la fatiga.

De tabla 6-2 se obtuvieron los factores de Marín “a” y “b”, en base a nuestro acabado superficial, que fue maquinado en frio

a=4.51

b=-0.265

Para posteriormente obtener:

Ka
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[pic 3]

[pic 4]

Kb Factor de tamaño

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El valor que se tomo fue de 1, ya que nuestra carga se encuentra de manera axial.

Kc Factor de carga

De tabla 6-26

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Nuestro valor fue de 0.85 ya que nuestra carga se encuentra de forma axial.

Kd Factor de temperatura.

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Ke Factor de confiabilidad.

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Kf Factor de modificación

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Obtenemos el límite de resistencia.

En base a la tabla 6-11:

Sut < o gual que 200 kpsi (1400 Mpa)

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[pic 11]

[pic 12]

Obtenemos el límite de resistencia a la fatiga

En base a la formula

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Sustituimos los siguientes valores de Ka, Kb, Kc, Kd, Ke, Kf, S’e

.

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[pic 19]

Se=230 Mpa

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Se=173.65 Mpa

Nuestro problema deberá ser sometido a diversos tipos de análisis, entre ellos será análisis por carga axial, por momento y por torsión.

Análisis en la carga axial.

Obtencion del área donde surgirá nuestro esfuerzo máximo

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Hacemos los cálculos para sacar nuestro esfuerzo, en base a la fórmula:

σ=F/A

Teniendo en cuenta que nuestra carga ya planteada es de 5000N.

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Obtenemos Kf para la carga axial de tabla 6-21.

[pic 26]

Obteniendo kt con las relaciones siguientes de radio y diámetro de Tabla 15-7

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[pic 28]

Obtenemos Kf una vez obtenido la relación de diámetros, kt y q.

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Obteniendo Kf.

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Análisis del Momento

Con la relación de radios y diámetros se obtiene un kt de las gráficas correspondientes a este tipo de cambio de sección.

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Obtenemos q, q permanece constante.

[pic 34]

Obteniendo Kf. de la tabla

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...