vibraciones vigas con fisura


OBJETIVO
Desarrollar un método analítico de detección de fisuras en vigas a partir de valores de frecuencias naturales obtenidos previamente.

1. RESUMEN
En el presente trabajo se realiza un estudio de las características dinámicas en vigas y pórticos ante la presencia de fisuras superficiales abiertas, mediante modelos numéricos con un programa de elementos finitos. Este análisis secomplementa con mediciones experimentales y técnicas de análisis de vibraciones mecánicas.
Mediante modelos analíticos resolvemos el problema inverso de vibraciones. Es decir, a partir de valores previos de frecuencias naturales obtenidas con un método analítico propuesto, con modelos de elementos finitos y con mediciones experimentales se obtienen las características de la fisura.

2. INDICEOBJETIVO 1
1. RESUMEN 1
2. INDICE 1
3. INTRODUCCIÓN 2
4. DESARROLLO. 2
4.1 Diseño y Fabricación de componentes estructurales para ensayos. 2
4.2 Obtención de frecuencias naturales de vibración de vigas y pórticos mediante mediciones experimentales de vibraciones mecánicas. 2
4.2.1 Equipo Empleado 2
4.2.2 Procedimiento de medición. 3
4.3 Obtención de frecuencias naturales de vibración devigas y pórticos mediante análisis por métodos analíticos (cálculo de variaciones). 6
4.4 Obtención de frecuencias naturales de vibración de vigas y pórticos mediante análisis por Método de Elementos Finitos. 7
4.5 Aplicación de método inverso. 8
5. RESULTADOS. 8
6. CONCLUSIONES 18

3. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de métodos de detección de fisura es de un gran interés en ingeniería. Enparticular, el estudio del problema inverso de detección de fisuras en vigas a partir de valores de frecuencia natural.
El presente trabajo se propone, precisamente, desarrollar un método analítico de detección de fisuras en vigas a partir de valores de frecuencias naturales obtenidos previamente.
A tal fin se ha diseñado y construido vigas y pórticos con mecanizados que pretenden emular fisurasabiertas a la superficie.
Se obtuvieron las frecuencias naturales de vibración de dichos componentes estructurales empleando el método de elementos finitos (Programa Abaqus), mediante métodos analíticos (cálculo de variaciones a partir del funcional energético) y en forma experimental (técnicas de análisis de vibraciones mecánicas).

4. DESARROLLO.
4.1 Diseño y Fabricación de componentesestructurales para ensayos.

Para arribar las conclusiones que pretende este trabajo, se hizo necesario desarrollar ensayos sobre componentes estructurales (Vigas y Pórticos). Lo que hizo necesario su diseño y fabricación. Se fabricaron quince (15) vigas y cinco (5) pórticos, los planos constructivos de los pórticos pueden verse en el Anexo I: Planos Constructivos de componentes estructurales paraensayos (Pórticos).

Las vigas fueron cortadas a medidas, moladas y posteriormente cortadas con sierra a fin crear una discontinuidad que emule una fisura. Los pórticos fueron fabricados en los talleres de la Flia. Baro.
4.2 Obtención de frecuencias naturales de vibración de vigas y pórticos mediante mediciones experimentales de vibraciones mecánicas.
4.2.1 Equipo Empleado

Disponiendo delas vigas y pórticos, como de las mordazas que emulan diferentes condiciones de borde (Empotramiento, apoyo simple, etc) se procedió a la obtención de frecuencias naturales de vibración de vigas y pórticos mediante mediciones experimentales de vibraciones mecánicas.

A tal fin se empleó un acelerómetro, marca Brüel & Kjær modelo 4374. Un preamplificador de carga Brüel & Kjær modelo NEXUS 2692-Cde 4-canales. Una bornera National Instruments SCC-68 con una placa digitalizadora/adquisidora National Instruments PCI-6132.

También un acelerómetro tipo ICP de la marca PCB modelo 018C25, conectado al digitalizador y acondicionador de señal para medición de aceleración NI 9234 que su vez estaba conectado al Compact-Daq 9174.

El análisis de señal se realizó mediante el software de la...