Estudio numérico y experimental de un eje giratorio fisurado. Determinación del Factor de Intensidad de Tensiones

Resumen

En esta Tesis Doctoral se ha realizado el estudio del comportamiento de ejes fisurados por técnicas experimentales y de forma numérica. Para ello se han estudiado los desplazamientos horizontales y verticales del punto central de un eje en su sección central. Así mismo se ha estudiado la órbita descrita por dicha sección, mediante la que es posible determinar en primer lugar la presencia de la fisura y en segundo lugar, determinar cual es la velocidad crítica. Se presenta un procedimiento para averiguar la velocidad crítica a partir de los resultados obtenidos del espectro de frecuencias. Se presenta una metodología para la determinación de la profundidad de la fisura en función de la velocidad de giro. Se ha analizado la influencia de la profundidad de la fisura y la orientación de la masa excéntrica sobre las órbitas y el espectro de frecuencias para distintas velocidades de giro. Por otra parte se ha desarrollado mediante el Método de Elementos Finitos (MEF) un modelo numérico dinámico tridimensional de un Jeffcott Rotor modificado mediante el que se simula el giro a distintas velocidades y con el que se ha estudiado el comportamiento dinámico de un eje fisurado que está sometido a una carga puntual y que presenta un desequilibrio producido por una masa excéntrica. A partir de este modelo y para las distintas velocidades de giro se ha realizado un análisis de la influencia de la profundidad de la fisura. Dicho modelo es validado con los resultados experimentales obtenidos en este trabajo y con los de otros autores. Se ha calculado el FIT en todo el frente de fisura a través del método de los desplazamientos de las caras que constituyen la fisura, obtenidos de la solución del modelo numérico dinámico tridimensional desarrollado. Se ha analizado la influencia de la profundidad de la fisura para diferentes velocidades de giro y se ha realizado una comparación entre el FIT obtenido de un modelo cuasiestático y el FIT dinámico.