Metodología para el análisis de esfuerzos y a fatiga de ejes y obtención del factor de intensidad de tensiones mediante el método XFEM en Abaqus

摘要

El presente proyecto de fin de carrera tiene como objetivo el análisis de un ejeferroviario perteneciente a un tren de mercancías. Se pretende calcular las tensiones y lavida a fatiga a las que está sometido el eje así como realizar un estudio del Factor deIntensidad de Tensiones (FIT) ante la presencia de una fisura mediante el Método de losElementos Finitos Extendidos (XFEM) con una simplificación del mismo.El desarrollo del proyecto se realiza con el código comercial del Método deElementos Finitos (MEF) utilizando el programa Abaqus, que permite el estudio delanálisis estático, así como, calcular el FIT de una manera relativamente rápida. Ademásse hará uso, para el análisis a fatiga, del programa Fe-Safe.Por lo tanto, este proyecto consta de dos bloques;El primer bloque tiene como objetivo estudiar las solicitaciones que sufre un ejeferroviario al soportar un determinado peso. En primer lugar se realiza un estudioanalítico de un eje empotrado para comparar los resultados que se obtienen con losconseguidos en el estudio estático y en el estudio a fatiga con sendos programas, paraasí obtener unos datos que nos proporcionen una información sobre la fiabilidad de losresultados que se obtienen. En segundo lugar se realiza el análisis del eje ferroviarioobjeto de estudio, y por último, se realiza alguna pequeña modificación en el ejeferroviario anteriormente estudiado para comprobar como varían los resultados ante unpequeño cambio en su geometría.La segunda parte consiste en crear una estrategia para el estudio del FIT en uneje cilíndrico con una fisura, el eje de estudio representa de la forma más realistaposible, las condiciones que se dan en un extremo del eje ferroviario anteriormenteestudiado. Debido a la tipología del problema, el factor de intensidad de tensiones quese va a analizar es KI (factor de intensidad de tensiones de Modo I).