Determinacion del daño acumulado por fatiga en un componente automotriz mediante la mecánica de daño continuo
Páginas: 201 (50230 palabras)
Publicado: 14 de mayo de 2015
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSTGRADO E INVESTIGACIÓN
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”
DOCTORADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS DOCTORAL
“DETERMINACIÓN DEL DAÑO ACUMULADO POR
FATIGA EN UN COMPONENTE AUTOMOTRIZ
MEDIANTE LA MECÁNICA DE DAÑO CONTINUO”
PRESENTA
M. EN C. LUIS ENRIQUE GRANDA MARROQUÍN
DIRECTOR DETESIS
Dr. LUIS HÉCTOR HERNÁNDEZ GÓMEZ
MÉXICO, D.F., A 5 DE AGOSTO DE 2008
ii
INSTITUTO POLIT ÉCNICO NACION AL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
COORDINACIÓN GENERAL DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
En la ciudad de México, Distrito Federal, el día 5 de Agosto de 2008 el que suscribe,
M. en C. Luis Enrique Granda Marroquín, alumno del programa de Doctorado en
Ingeniería Mecánica connúmero de registro A050163, adscrito a la Sección de
Estudios de Postgrado e Investigación de la ESIME Unidad Zacatenco, manifiesta
que es autor intelectual del presente trabajo de tesis bajo la dirección del Dr. Luis
Héctor Hernández Gómez, titulado: “Determinación del Daño Acumulado por Fatiga
en un Componente Automotriz Mediante la Mecánica de Daño Continuo”. Los
derechos del trabajopertenecen a la empresa Dana Corporation, y por este medio
autoriza al Instituto Politécnico Nacional, hacer uso de la información con fines
académicos y de investigación.
Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual, gráficas o
datos del trabajo sin el permiso expreso del autor y/o director del trabajo. Para
solicitar
el
permiso
se
puede
contactar
al
siguiente
correoelectrónico:
luis.granda@dana.com, lgranda2000@yahoo.com.mx.
Si el permiso se otorga, el usuario deberá dar el agradecimiento correspondiente y
citar la fuente del mismo.
____________________________
Luis Enrique Granda Marroquín
iii
RESUMEN
En los últimos 25 años, la calidad de productos manufacturados para la industria
automotriz ha sido mejorada sustancialmente, esto impulsado por lacompetencia
global. En el caso de los ejes automotrices, éstos deben ser probados par evaluar la
resistencia a la fatiga y satisfacer los diferentes requerimientos del cliente, esto con
el fin de garantizar su correcto funcionamiento.
Desde hace 30 años una nueva rama de la Mecánica Aplicada ha estado siendo
desarrollada, ésta es la “Mecánica de Daño Continuo”, conocida por sus siglas en
inglés como CDM.En este trabajo, una investigación sobre la Mecánica de Daño
Continuo es presentada, aplicando sus principios para determinar el daño en
componentes automotrices, específicamente para semiejes de tracción.
Este trabajo de tesis presenta los resultados obtenidos de la evolución del daño en
semiejes automotrices, los cuales están sometidos a fatiga torsional. Para este
propósito, diferentes modelosde daño han sido usados, como son: Modelo lineal y
no lineal de daño, modelo de daño de las propiedades mecánicas del material.
Para hacer una evaluación precisa del daño acumulado, una serie de pruebas
experimentales fueron hechas. En primera instancia, las propiedades mecánicas del
material
fueron
determinadas
por
medio
de
pruebas
de
torsión
estática.
Seguidamente, las curvas S-Nfueron obtenidas por medio de datos de las pruebas
de fatiga torsional. Información experimental a diferentes niveles de carga fueron
almacenados,
utilizando
un
sistema
de
adquisición
de
datos
y
galgas
extensométricas. Tratamiento térmico por inducción es aplicado a los componentes
mencionados, con la finalidad de mejorar su desempeño ante la aplicación de
esfuerzos de torsión.
El historialde ciclos de vida de cada prueba fue reunido, utilizándose para construir
las curvas de daño acumulado, obteniéndose la relación entre el daño y la vida del
semieje para diferentes niveles de esfuerzo.
iv
ABSTRACT
In the last 25 years, the quality of manufactured products in the automotive
industry has been improved, because global competition has increased. In the case
of automotive axles,...
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSTGRADO E INVESTIGACIÓN
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”
DOCTORADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS DOCTORAL
“DETERMINACIÓN DEL DAÑO ACUMULADO POR
FATIGA EN UN COMPONENTE AUTOMOTRIZ
MEDIANTE LA MECÁNICA DE DAÑO CONTINUO”
PRESENTA
M. EN C. LUIS ENRIQUE GRANDA MARROQUÍN
DIRECTOR DETESIS
Dr. LUIS HÉCTOR HERNÁNDEZ GÓMEZ
MÉXICO, D.F., A 5 DE AGOSTO DE 2008
ii
INSTITUTO POLIT ÉCNICO NACION AL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
COORDINACIÓN GENERAL DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
En la ciudad de México, Distrito Federal, el día 5 de Agosto de 2008 el que suscribe,
M. en C. Luis Enrique Granda Marroquín, alumno del programa de Doctorado en
Ingeniería Mecánica connúmero de registro A050163, adscrito a la Sección de
Estudios de Postgrado e Investigación de la ESIME Unidad Zacatenco, manifiesta
que es autor intelectual del presente trabajo de tesis bajo la dirección del Dr. Luis
Héctor Hernández Gómez, titulado: “Determinación del Daño Acumulado por Fatiga
en un Componente Automotriz Mediante la Mecánica de Daño Continuo”. Los
derechos del trabajopertenecen a la empresa Dana Corporation, y por este medio
autoriza al Instituto Politécnico Nacional, hacer uso de la información con fines
académicos y de investigación.
Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual, gráficas o
datos del trabajo sin el permiso expreso del autor y/o director del trabajo. Para
solicitar
el
permiso
se
puede
contactar
al
siguiente
correoelectrónico:
luis.granda@dana.com, lgranda2000@yahoo.com.mx.
Si el permiso se otorga, el usuario deberá dar el agradecimiento correspondiente y
citar la fuente del mismo.
____________________________
Luis Enrique Granda Marroquín
iii
RESUMEN
En los últimos 25 años, la calidad de productos manufacturados para la industria
automotriz ha sido mejorada sustancialmente, esto impulsado por lacompetencia
global. En el caso de los ejes automotrices, éstos deben ser probados par evaluar la
resistencia a la fatiga y satisfacer los diferentes requerimientos del cliente, esto con
el fin de garantizar su correcto funcionamiento.
Desde hace 30 años una nueva rama de la Mecánica Aplicada ha estado siendo
desarrollada, ésta es la “Mecánica de Daño Continuo”, conocida por sus siglas en
inglés como CDM.En este trabajo, una investigación sobre la Mecánica de Daño
Continuo es presentada, aplicando sus principios para determinar el daño en
componentes automotrices, específicamente para semiejes de tracción.
Este trabajo de tesis presenta los resultados obtenidos de la evolución del daño en
semiejes automotrices, los cuales están sometidos a fatiga torsional. Para este
propósito, diferentes modelosde daño han sido usados, como son: Modelo lineal y
no lineal de daño, modelo de daño de las propiedades mecánicas del material.
Para hacer una evaluación precisa del daño acumulado, una serie de pruebas
experimentales fueron hechas. En primera instancia, las propiedades mecánicas del
material
fueron
determinadas
por
medio
de
pruebas
de
torsión
estática.
Seguidamente, las curvas S-Nfueron obtenidas por medio de datos de las pruebas
de fatiga torsional. Información experimental a diferentes niveles de carga fueron
almacenados,
utilizando
un
sistema
de
adquisición
de
datos
y
galgas
extensométricas. Tratamiento térmico por inducción es aplicado a los componentes
mencionados, con la finalidad de mejorar su desempeño ante la aplicación de
esfuerzos de torsión.
El historialde ciclos de vida de cada prueba fue reunido, utilizándose para construir
las curvas de daño acumulado, obteniéndose la relación entre el daño y la vida del
semieje para diferentes niveles de esfuerzo.
iv
ABSTRACT
In the last 25 years, the quality of manufactured products in the automotive
industry has been improved, because global competition has increased. In the case
of automotive axles,...
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