estudio para la conversión de piezas aeroespaciales
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Ing. Ismael Mendoza MuozUniversidad Autnoma de Baja California Facultad de [email protected] de tesis: Dr. Victor Nuo MorenoEstudio para la conversin de Piezas Aeroespaciales de Aluminio ensambladas a piezas unitarias maquinadas por remocin de material en una sola etapa.
DESCRIPCIN DEL PROBLEMAOBJETIVO GENERAL??MTODORECOMENDACIONESUna Empresa Aeroespacial propone una pieza ensamblada por tres elementos de Aluminio 7071 T6 para revisin, con el fin de conocer si es posible su conversin a pieza unitaria maquinada por remocin de material en una sola etapa. Este trabajo presenta el anlisis para verificar a travs de la realizacin de pruebas estructurales, entre piezas de aplicacin aeroespacial de Aluminio unitarias que tengan las mismas caractersticas geomtricas en comparacin a una entidad formada por ensambles, en donde se evidencie un mejor comportamiento estructural (resistencia). Proponer un metodologa para la conversin de piezas de aplicacin aeroespacial de aluminio ensambladas a piezas unitarias maquinadas por remocin de material en una sola etapa, con el fin de obtener una pieza de mayor resistencia estructural que la ensamblada y as como la reduccin de los tiempos de los procesos de produccin y manufactura (ocasionados por los cambios de herramental de sujecin y posicionamiento necesarios para obtener cada parte del ensamble).RESULTADOSHIPTESISPor medio de un estudio para la conversin de piezas de aplicacin aeroespacial de aluminio ensambladas a piezas unitarias maquinadas por remocin de material en una sola etapa, se lograr incrementar la resistencia estructural con la pieza unitaria. Durante este trabajo se sigui una metodologa de la experimentacin (ver Figura 1), la cual contempl la realizacin de pruebas estructurales utilizando elementos normalizados as como piezas de aplicacin aeroespacial (ambos de Aluminio), utilizando Galgas Extensiomtricas junto con el equipo PXI, con el fin de obtener las deformaciones unitarias en un punto; y pruebas de simulacin por el Mtodo de los Elementos Finitos (MEF) con diferentes condiciones (Traccin, Flexin, Combinados).
La cabina presurizada crea dos tensiones principales en la carcasa cilndrica (circunferencial y longitudinal). Adicionales a estas, se encuentra una flexin local debido al momento flector del fuselaje. Por la naturaleza de la pieza como de su ubicacin en la aeronave, se propone las pruebas de Flexin ya que se supone que stas condiciones asemejan al comportamiento estructural que tiene la pieza de anlisis.Al realizar la prueba Flexin con el indicador de cartula en el extremo donde se aplica la carga, se conoce la deflexin producida. La Tabla 1 muestra los valores.
CONCLUSIONESAdems, se hace una simulacin con el MEF, localizando el nodo que corresponde a la ubicacin de la galga en cada pieza. La comparacin de los resultados, se muestran en la Tabla 2. Los resultados anteriores se pueden apreciar de forma visual en la Figura 3.La prueba de Flexin consta del empotramiento de las piezas en la zona media superior de la misma y la aplicacin de la carga en el extremo izquierdo (en un extremo solamente debido a la simetra de la piezas), simulando la flexin producida por la propulsin de la turbina. La Figura 2 muestra dicho montaje.Tabla 1. Deflexiones obtenidas por medicin del indicador de cartula.Octubre de 2013Figura 1. Metodologa de la Experimentacin.INICIOPrueba de Traccin con probetas normalizadasPrueba de Traccin con probetas ensambladasSimulacin con el MEF de prueba de Traccin en piezas aeroespaciaes con acercamientoSimulacin con el MEF de prueba de Traccin en piezas aeroespacialesFINSimulacin con el MEF de pruebas de Flexin en piezas aeroespaciaesSimulacin con el MEF para casos especficos en piezas aeroespacialesPruebas de Flexin en piezas aeroespaciales para la obtencin de deformacionesPruebas de Flexin en piezas aeroespaciales para la obtencin de deflexiones
Figura 2. Montaje de pieza aeroespacial en banco de pruebas.Carga (Lbf)Deflexin (in)UnitariaEnsamblada9.320.1090.168PiezaMEFGalgaDiferencia%NodoUnitaria76850.0321 0.0329 0.0008 2.43%Ensamblada23140.0599 0.0509 0.0090 17.7%Tabla 2. Deformaciones Unitarias obtenidas en la ubicacin de la galga por el MEF y por galgas extensiomtricas.Figura 3. Grfico de Deformaciones Unitarias obtenidas.1