modelizaciÓn tÉrmica de discos de freno ferroviarios

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Universidad de Navarra Nafarroako Unibertsitatea Escuela Superior de Ingenieros Ingeniarien Goi Mailako Eskola CAMPUS TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD DE NAVARRA. NAFARROAKO UNIBERTSITATEKO CAMPUS TEKNOLOGIKOA Paseo de Manuel Lardizábal 13. 20018 Donostia-San Sebastián. Tel.: 943 219 877 Fax: 943 311 442 www.tecnun.es [email protected] Proyecto Fin de Máster INGENIERO INDUSTRIAL MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS Documento nº2: ANEXOS La alumna: Marta Usabiaga Urrestarazu San Sebastián, enero de 2015

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Page 1: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

U n i v e r s i d a d d e N a v a r r a

N a f a r r o a k o U n i b e r t s i t a t e a

E s c u e l a S u p e r i o r d e I n g e n i e r o s

I n g e n i a r i e n G o i M a i l a k o E s k o l a

CAMPUS TECNOLÓGICO DE LA UNIVERSIDAD DE NAVARRA. NAFARROAKO UNIBERTSITATEKO CAMPUS TEKNOLOGIKOA

Paseo de Manuel Lardizábal 13. 20018 Donostia-San Sebastián. Tel.: 943 219 877 Fax: 943 311 442 www.tecnun.es [email protected]

Proyecto Fin de Máster

INGENIERO INDUSTRIAL

MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO

FERROVIARIOS

Documento nº2: ANEXOS

La alumna: Marta Usabiaga Urrestarazu

San Sebastián, enero de 2015

Page 2: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS
Page 3: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

I. ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD .......................................................................... 1

A. Gráfico de convergencia ........................................................................................ 1

B. Elección de elementos para obtener resultados ..................................................... 1

C. Resultados de distribuciones .............................................................................. 2

C.1. Velocidad= 50km/h ...................................................................................... 2

C.2.Velocidad=150km/h ...................................................................................... 5

C.3.Velocidad=300km/h ...................................................................................... 8

II. ANEXO: Análisis resultados OARIS ..................................................................................... 13

A. EB R2x320km/h MA ..............................................................................................13

A.1.Variación de temperatura y tensión .............................................................13

A.2 Análisis del diagrama fatiga-fractura ............................................................15

B. EB R 2x320km/h TA ..............................................................................................20

B.1.Variación de temperatura y tensión .............................................................20

B.2 Análisis del diagrama fatiga-fractura ............................................................22

C. EB R 1x350km/h MA .........................................................................................29

C.1.Variación de temperatura y tensión .............................................................29

C.2 Análisis del diagrama fatiga-fractura ...........................................................31

III. ANEXO: Análisis resultados CIVITY ..................................................................................... 39

A. EB R 2x160km/h TA ..............................................................................................39

A.1. Análisis del diagrama fatiga-fractura ...........................................................39

IV. ANEXO: Fichero cálculo CFD ................................................................................................ 45

V. ANEXO: Fichero .inp cálculo térmico................................................................................... 46

VI. ANEXO: Fichero .inp cálculo mecánico ............................................................................... 47

VII. ANEXO: Subrutina del módulo CFD ..................................................................................... 51

VIII. ANEXO: Script de obtención del coeficiente de película ................................................... 53

IX. ANEXO: Script para realizar report modelo mecánico ....................................................... 54

X. ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso ..................................................................... 56

Page 4: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS
Page 5: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

1

I. ANEXO: ANÁLISIS RESULTADOS MODELO CFD

En este anexo se muestran los resultados obtenidos del estudio realizado del modelo

CFD en Abaqus.

A. GRÁFICO DE CONVERGENCIA

Con objeto de analizar la convergencia del modelo CFD realizado, se ha simulado el caso

de velocidad del vehículo de 150km/h con un número alto de iteraciones. De esta

manera se estudia el tiempo necesario de análisis para lograr resultados estacionarios.

Una vez analizado un caso, se ha aplicado este parámetro a las demás simulaciones.

Ilustración I.1: Representación de convergencia del coeficiente de convección del caso de

v=150km/h para distintos radios del disco de freno

B. ELECCIÓN DE ELEMENTOS PARA OBTENER RESULTADOS

Los resultados obtenidos en base al radio del disco, se han extraído de los siguientes

elementos elegidos:

Page 6: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

2

Ilustración I.2: Elementos seleccionados para realizar el análisis de los coeficientes de

convección a diferentes radios del disco de freno

C. RESULTADOS DE DISTRIBUCIONES

Se muestran a continuación todos los contornos de coeficiente de convección, flujo de

calor, presión, temperatura, velocidad e y+ para los tres casos de estudio: velocidad de

50km/h, 150km/h y 300km/h.

C.1. Velocidad= 50km/h

Ilustración I.3: Distribución de coeficientes de convección para el caso v=50km/h

Page 7: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

3

Ilustración I.4: Distribución de flujo de calor para el caso v=50km/h

Ilustración I.5: Distribución de presión para el caso v=50km/h

Page 8: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

4

Ilustración I.6: Distribución de temperatura para el caso v=50km/h

Ilustración I.7: Distribución de velocidad para el caso v=50km/h

Page 9: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

5

Ilustración I.8: Distribución de y+ para el caso v=50km/h

C.2.Velocidad=150km/h

Ilustración I.9: Distribución de coeficientes de convección para el caso v=150km/h

Page 10: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

6

Ilustración I.10: Distribución de flujo de calor para el caso v=150km/h

Ilustración I.11: Distribución de coeficientes de presión para el caso v=150km/h

Page 11: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

7

Ilustración I.12: Distribución de temperatura para el caso v=150km/h

Ilustración I.13: Distribución de velocidad para el caso v=150km/h

Page 12: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

8

Ilustración I.14: Distribución de y+ para el caso v=150km/h

C.3.Velocidad=300km/h

Ilustración I.15: Distribución de coeficientes de convección para el caso v=300km/h

Page 13: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

9

Ilustración I.16: Distribución de flujo de calor para el caso v=300km/h

Ilustración I.17: Distribución de presión para el caso v=300km/h

Page 14: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

10

Ilustración I.18: Distribución de temperatura para el caso v=300km/h

Ilustración I.19: Distribución de velocidad para el caso v=300km/h

Page 15: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados MODELO CFD

11

Ilustración I.20: Distribución de y+ para el caso v=300km/h

D. RESULTADOS DE DISTRIBUCIONES DE COEFICIENTES DE PELÍCULA

Ilustración I.21: Distribución de vectores de coeficiente de película para una velocidad de 50km/h

Page 16: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

12

Ilustración I.22: Distribución de vectores de coeficiente de película para una velocidad de

150km/h

Ilustración I.23: Distribución de vectores de coeficiente de película para una velocidad de

300km/h

Page 17: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

13

II. ANEXO: ANÁLISIS RESULTADOS OARIS

En este anexo, se muestran los resultados obtenidos de la aplicación de la metodología

en el disco de freno montado sobre rueda del vehículo Oaris. Se presentan, para cada

secuencia de frenado analizada, la variación de temperatura y la tensión de von Mises en

función del tiempo de distintos nodos, así como los rangos de análisis del diagrama

fractura-fatiga.

Para cada rango analizado mediante la Macro a su vez, se representa el gráfico

temperatura-tensión, los resultados obtenidos de validez y las distribuciones de tensión y

temperatura.

A. EB R2X320KM/H MA

A.1.Variación de temperatura y tensión

Ilustración II.1: Temperaturas de nodos (Ilustración II.3) para cada instante de tiempo del análisis

EB R 2x320MA

0

100

200

300

400

500

600

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Tem

pe

ratu

re [

ºC]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

EB-R-320MA WMD

Page 18: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

14

Ilustración II.2: Tensiones de von Mises de nodos (Ilustración II.3) para cada instante de tiempo

del análisis EB R 2x320MA

Ilustración II.3: Nodos elegidos para obtener la distribución de temperaturas y tensiones

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Mis

es

stre

ss [

N/m

m2

]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

22111

21975

21096

21109

20584

20138

202967

Page 19: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

15

A.2Análisis del diagrama fractura-fatiga

Rango: tensión>850MPa, T>50ºC

Ilustración II.4: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>850MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320MA

Ilustración II.5:Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>850MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320MA

Page 20: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

16

Ilustración II.6: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 67.78s para el rango

tensión>850MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320MA

Ilustración II.7: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 687.8s para el rango

tensión>850MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320MA

Page 21: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

17

Rango: tensión>750MPa, T>250ºC

Ilustración II.8: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>750MPa y T>250ºC del análisis EB R 2x320MA

Page 22: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

18

Ilustración II.9: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>750MPa y T>250ºC del análisis EB R 2x320MA

Ilustración II.10: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 57.78s para el rango

tensión>750MPa y T>250ºC del análisis EB R 2x320MA

Page 23: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

19

Ilustración II.11: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 687.8s para el rango

tensión>750MPa y T>250ºC del análisis EB R 2x320MA

Page 24: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

20

B. EB R 2X320KM/H TA

B.1.Variación de temperatura y tensión

Ilustración II.12: Temperaturas de nodos (Ilustración II.14) para cada instante de tiempo del

análisis EB R 2x320 TA

Ilustración II.13: Tensiones de von Mises de nodos (Ilustración II.14) para cada instante de

tiempo del análisis EB R 2x320 TA

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Tem

pe

ratu

re [

ºC]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

EB-R-320TA WMD

0

100

200

300

400

500

600

700

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Mis

es

stre

ss [

N/m

m2

]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

Page 25: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

21

Ilustración II.14: Nodos elegidos para obtener la distribución de temperaturas y tensiones

22111

21975

21096

21109

20584

20138

202967

Page 26: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

22

B.2Análisis del diagrama fractura-fatiga

Rango: tensión> 700MPa, T>50ºC

Ilustración II.15: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>700MPa y T>250ºC del análisis EB R 2x320 TA

Ilustración II.16: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>700MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 27: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

23

Ilustración II.17: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 71.3s para el rango

tensión>700MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320 TA

lustración II.18: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 621.3s para el rango

tensión>700MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 28: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

24

Ilustración II.19: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 631.3s para el rango

tensión>700MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 29: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

25

Rango: tensión> 350MPa, T>400ºC

Ilustración II.20: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>350MPa y T>400ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 30: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

26

Ilustración II.21: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>350MPa y T>400ºC del análisis EB R 2x320 TA

Ilustración II.22: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 621.3s para el rango

tensión>350MPa y T>400ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 31: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

27

Rango: tensión> 600MPa, T>220ºC

Ilustración II.23: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>600MPa y T>220ºC del análisis EB R 2x320 TA

Ilustración II.24: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>600MPa y T>220ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 32: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

28

Ilustración II.25: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 621.3s para el rango

tensión>600MPa y T>220ºC del análisis EB R 2x320 TA

Page 33: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

29

C. EB R 1X350KM/H MA

C.1.Variación de temperatura y tensión

Ilustración II.26: Temperaturas de nodos (Ilustración II.28) para cada instante de tiempo del

análisis EB R 1x350 MA

Ilustración II.27: Tensiones de von Mises de nodos(Ilustración II.28) para cada instante de

tiempo del análisis EB R 1x350 MA

0

100

200

300

400

500

600

0 200 400 600 800

Tem

pe

ratu

re [

ºC]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

EB-R-350MA WMD

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 200 400 600 800

Mis

es

stre

ss [

N/m

m2

]

t [s]

fric der (N22111)

aguj der (N21975)

contacto (N20138)

ch (N20967)

aguj tor fric dentroNT(21109)

aguj tor fric dentroNT(20584)

EB-R-350MA WMD

Page 34: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

30

Ilustración II.28: Nodos elegidos para obtener la distribución de temperaturas y tensiones

22111

21975

21096

21109

20584

20138

202967

Page 35: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

31

C.2 Análisis del diagrama fractura-fatiga

En la presente simulación, se obtienen valores elevados de tensión-temperatura. Por esta

razón, se presentan además los resultados logrados del análisis detallado (tercera

alternativa de la Macro) de los ficheros de soluciones de Abaqus.

Por tanto, se muestra la variación del diagrama incremento de temperatura- tensión

térmica para los nodos del rango representado y la relación de la tensión térmica y

tensión de fluencia para cada instante del análisis, seguidos de la leyenda de los nodos.

Rango: tensión> 900MPa, T>40ºC

Ilustración II.29: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>900MPa y T>40ºC del análisis EB R 1x350 MA

Page 36: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

32

Ilustración II.30: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>900MPa y T>40ºC del análisis EB R 1x350 MA

Ilustración II.31: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 54.78s para el rango

tensión>900MPa y T>40ºC del análisis EB R 1x350 MA

Page 37: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

33

Ilustración II.32: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 64.78s para el rango

tensión>900MPa y T>40ºC del análisis EB R 1x350 MA

Ilustración II.33: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 74.78s para el rango

tensión>900MPa y T>40ºC del análisis EB R 1x350 MA

Page 38: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

34

Rango: tensión>790MPa, T>300ºC

Ilustración II.34: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>790MPa y T>300ºC del análisis EB R 1x350 MA

Ilustración II.35: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>790MPa y T>300ºC del análisis EB R 1x350 MA

Page 39: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

35

IlustraciónII.36: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 54.78s para el rango

tensión>790MPa y T>300ºC del análisis EB R 1x350 MA

Page 40: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

36

Ilustración II.37: Análisis detallado 1 para el rango tensión>790MPa y T>300ºC del análisis EB R

1x350MA

Page 41: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados OARIS

37

Ilustración II.38: Análisis detallado 2 para el rango tensión>790MPa y T>300ºC del análisis EB R

1x350MA

Page 42: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

38

Page 43: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados CIVITY

39

III. ANEXO: ANÁLISIS RESULTADOS CIVITY

En este anexo se exponen los resultados obtenidos de la aplicación de la metodología en

el disco de freno del vehículo Civity. Se muestran para cada secuencia analizada los

rangos de análisis del diagrama fractura-fatiga. Para cada rango estudiado mediante la

Macro a su vez, se representa el gráfico temperatura-tensión, los resultados obtenidos de

validez y las distribuciones de tensión y temperatura.

A. EB R 2X160KM/H TA

A.1. Análisis del diagrama fractura-fatiga

Rango: tensión>1100MPa, T>50ºC

Ilustración III.1: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>1100MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x160 TA

Page 44: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

40

Ilustración III.2: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>11000MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x160 TA

Ilustración III.3: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 195.6s para el rango

tensión>1100MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x160 TA

Page 45: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados CIVITY

41

Ilustración III.4: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 200.6s para el rango

tensión>1100MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x160 TA

Ilustración III.5: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 205.6s para el rango

tensión>1100MPa y T>50ºC del análisis EB R 2x160 TA

Page 46: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

42

Rango:tensión> 700MPa, T>300ºC

Ilustración III.6: Diagrama incremento de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>700MPa y T>300ºC del análisis EB R 2x160 TA

Ilustración III.7: Resultados de la Macro de temperatura-tensión térmica para el rango

tensión>700MPa y T>300ºC del análisis EB R 2x160 TA

Page 47: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Análisis resultados CIVITY

43

Ilustración III.8: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 195.6s para el rango

tensión>700MPa y T>300ºC del análisis EB R 2x160 TA

Ilustración III.9: Distribución de tensión y temperatura en instante de tiempo 205.6s para el rango

tensión>700MPa y T>300ºC del análisis EB R 2x160 TA

Page 48: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

Marta Usabiaga Urrestarazu Modelización Térmica de Discos de freno ferroviarios

44

Page 49: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Fichero cálculo CFD

45

IV. ANEXO: FICHERO CÁLCULO CFD

*INCLUDE, INPUT=Fichero_geometría_aire(.inp) *MATERIAL, NAME=Aire *CONDUCTIVITY, TYPE=ISO

valor_conductividad [kgmm/s3ºK] *SPECIFIC HEAT, TYPE=CONSTANTPRESSURE

valor_calorespecifico[mm2/s2ºK] *DENSITY

valor_densidad[kg/mm3] *VISCOSITY

valor_viscosidad[kg/mm s] *AMPLITUDE, NAME=w, DEFINITION=TABULAR,TIME=TOTAL TIME,VALUE=RELATIVE

t0, v0 tfin,vfin

*INITIAL CONDITIONS, TYPE=TEMPERATURE,Element Average Aire, Temperatura_inial *INITIAL CONDITIONS, TYPE=DENSITY,Element Average Aire, densidad_inicial *INITIAL CONDITIONS, TYPE=TURBNU,Element Average

Aire,viscosidadturbulenta_inicial *STEP, NAME=Conv *CFD, INCOMPRESSIBLE NAVIER STOKES, ENERGY EQUATION=TEMPERATURE

∆t inicial, t_analisis, *TURBULENCE MODEL, TYPE=SPALART ALLMARAS *MOMENTUM EQUATION SOLVER *PRESSURE EQUATION SOLVER *TRANSPORT EQUATION SOLVER *FLUID BOUNDARY, TYPE=SURFACE s_arco, P, 0. s_lat, P, 0.

s_central,VELY,0. *FLUID BOUNDARY,TYPE=SURFACE,AMPLITUDE=w

s_disco,VELXNU s_disco,VELZNU

s_disco,VELYNU *FLUID BOUNDARY,TYPE=SURFACE s_disco,TEMP,valor_temperatura

s_disco,TURBNU,0. s_disco,DIST,0. *OUTPUT, FIELD, VARIABLE=PRESELECT,FREQUENCY=100 *SURFACE OUTPUT,SURFACE=s_disco

HFL,YPLUS *NODE OUTPUT

TURBNU,VORTICITY *ELEMENT OUTPUT

TURBNU,VORTICITY *OUTPUT, HISTORY, FREQUENCY=0 *END STEP

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ANEXO: Fichero .inp cálculo térmico

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V. ANEXO: FICHERO .INP CÁLCULO TÉRMICO

*INCLUDE,INPUT=Fichero_geometría_freno(.inp) *PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTE ZERO=-273.15,STEFANBOLTZMANN=5.669e-14 *MATERIAL,NAME=nombre_material *CONDUCTIVITY,TYPE=ISO Conductividad [WmmK],Temperatura [ºC] *SPECIFIC HEAT Calor específico [J/kgK],Temperatura [ºC] *DENSITY Densidad [kg/mm3] *INITIAL CONDITIONS,TYPE=TEMPERATURE NALL,temperatura_inicial *AMPLITUDE,NAME=nombre_tabla_ flujodecalor, DEFINITION=TABULAR, VALUE=RELATIVE, TIME=TOTAL TIME tiempo,valor,etc. **Para cada superficie se genera una tabla de coeficiente de película *AMPLITUDE,NAME=nombre_tabla_ coeficientesdepelícula, DEFINITION=TABULAR, VALUE=RELATIVE, TIME=TOTAL TIME tiempo,valor,etc. **Para cada superficie se genera una tabla de emisividad *AMPLITUDE,NAME=nombre_tabla_ coeficientesdeemisividad, DEFINITION=TABULAR, VALUE=RELATIVE, TIME=TOTAL TIME tiempo,valor,etc. *STEP, AMPLITUDE=STEP,INC=2000 Secuencia de frenada *HEAT TRANSFER,DELTMX=maximo_incrementoT,END=PERIOD ∆t inicial, t_analisis **Para cada superficie se aplica estas condiciones de convección y radiación *FILM,FILM AMPLITUDE=nombre_tabla_coeficientesdepelícula elemento,F_Número de cara del elemento, Temperatura ambiente, <valor_referencia_coeficientesdepelícula> *RADIATE,AMPLITUDE=nombre_tabla_coeficientesdeemisividad elemento,R_Número de cara del elemento, Temperatura ambiente, <valor_referencia_coeficientesdeemisividad> *DFLUX,AMPLITUDE=nombre_tabla_flujodecalor elemento,S_Número de cara del elemento,<valor_referenciaflujodecalor> *OUTPUT,FIELD,FREQUENCY=1 *NODE OUTPUT NT11 (variable de temperatura de nodo) *END STEP ********************** *STEP,AMPLITUDE=STEP,INC=2000 Enfriamiento restante *HEAT TRANSFER,DELTMX=maximo_incrementoT,END=PERIOD

∆t inicial, t_enfriamiento *END STEP

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ANEXO: Fichero .inp cálculo mecánico

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VI. ANEXO: FICHERO .INP CÁLCULO MECÁNICO

*INCLUDE,INPUT=Fichero_geometría_freno(.inp) *MATERIAL,NAME=nombre_material *DENSITY Densidad [kg/mm3] *ELASTIC E, v,T *PLASTIC, HARDENING=KINEMATIC 𝜎𝑟𝑒𝑎𝑙, 𝜀𝑝𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜

*EXPANSION,TYPE=ISO, ZERO=20.0 Coeficiente_expansion,T *CLEARANCE,MASTER= superficie_eje,SLAVE=Superficie_rueda,VALUE=valor_distancia *INITIAL CONDITIONS,TYPE=TEMPERATURE NALL, temperatura_inicial *BOUNDARY Nodo_ligadura, gradodelibertad_fijo *PRE-TENSION SECTION,SURFACE=superficie_seccion,NODE=nodo_precarga *STEP 1. Interferencia *STATIC *CONTACT INTERFERENCE,SHRINK,TYPE=CONTACT PAIR Superficie_rueda, superficie_eje *OUTPUT,FIELD,FREQ=100 *NODE OUTPUT U, *ELEMENT OUTPUT,POSITION=NODES S, *END STEP ********************** *STEP 2. Friccion *STATIC *CHANGE FRICTION,INTERACTION=nombre_interacción *FRICTION Valor_fricción *END STEP ********************** *STEP 3. Cambio ligaduras *STATIC *BOUNDARY,OP=NEW Nodo_ligadura, gradodelibertad_fijo *END STEP ********************** *STEP 4. Precarga tornillo *STATIC *CLOAD,OP=NEW

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nodo_precarga, 1, valor_precarga *END STEP ********************** *STEP 5. Precarga_2 *STATIC *BOUNDARY, FIXED nodo_precarga, 1, 1, 1 *OUTPUT, FIELD *NODE OUTPUT U, *ELEMENT OUTPUT, POSITION=NODES S, *END STEP ********************** *STEP, INC=1000 6. Secuencia de frenado *STATIC

∆t inicial, t_analisis *TEMPERATURE, FILE=nombre_archivo_odb,BSTEP=1,ESTEP=1,MIDSIDE ** Nombre del fichero sin la extension .fil *OUTPUT, FIELD, FREQ=1 *NODE OUTPUT U, *ELEMENT OUTPUT, POSITION=NODES S, ** *END STEP ********************** *STEP,INC=1000 7. Enfriamiento *STATIC

∆t inicial, t_enfriamiento *TEMPERATURE, FILE=Oaris_termicoR_1x350TA,BSTEP=2,ESTEP=2,MIDSIDE ** Nombre del fichero sin la extension .fil *OUTPUT, FIELD, FREQ=1 *NODE OUTPUT U, *ELEMENT OUTPUT, POSITION=NODES S, *END STEP ********************** *STEP, INC=1000 8. Enfriamiento directo a temperatura ambiente *STATIC , <t_subi>, ** Tiempo para que resulte un total de 50000 seg *TEMPERATURE NALL, temperatura_ambiente *OUTPUT, FIELD, FREQ=1 *NODE OUTPUT

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ANEXO: Fichero .inp cálculo mecánico

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U, *ELEMENT OUTPUT, POSITION=NODES S, *ELEMENT OUTPUT PEEQ, *END STEP

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Page 55: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: Subrutina del módulo CFD

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VII. ANEXO: SUBRUTINA DEL MÓDULO CFD

#include "SMACfdUserSubroutines.h" #include "aba_for_c.h" #include <math.h> voidSMACfdUserVelocityBC (int nfacets, int direction, const int* labels, const int* sides, const int* instances, char** instanceNames, const double* xc, const double* yc, const double* zc, double amp, double totalTime, double stepTime, const char* surfaceName, double* bcvals) { int i; double vel,r_rueda,w; double* r; double* phi; r=new double[nfacets]; phi=new double[nfacets]; r_rueda=valor_radio(mm); vel=amp*(1000/3.6); //mm/s w=vel/r_rueda; //rad/s for (i = 0; i<nfacets; i++) { r[i]=pow((pow(xc[i],2.0)+pow(zc[i],2.0)),0.5); if (zc[i]<0) { if (xc[i]<0) { phi[i]=atan(zc[i]/xc[i])+3.141592654; } else { phi[i]=6.283185307-atan(-zc[i]/xc[i]); } } else { if (xc[i]<0) { phi[i]=3.141592654-atan(-zc[i]/xc[i]); } else { phi[i]=atan(zc[i]/xc[i]); } } if (direction == 1) { bcvals[i]=-r[i]*w*sin(phi[i]);

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} if (direction == 3) { bcvals[i]=r[i]*w*cos(phi[i]); } if (direction == 2) { bcvals[i] = 0; } } }

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ANEXO: Script de obtención del coeficiente de película

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VIII. ANEXO: SCRIPT DE OBTENCIÓN DEL COEFICIENTE

DE PELÍCULA

from abaqus import * from odbAccess import * from abaqusConstants import * from odbMaterial import * from odbSection import * from math import* import visualization odb = openOdb(path=‘Fichero_resultados_CFD.odb’) #Abrir el último y primer frame del Step primero lastFrame = odb.steps[‘nombre_step’'].frames[-1] firstFrame=odb.steps[‘nombre_step’'].frames[1] #Leer la variable de salida de HFL y TEMP heatransfer = lastFrame.fieldOutputs['HFL'] temp = firstFrame.fieldOutputs['TEMP'] #Cálculo del coeficiente de convección hcoef=heatransfer/(300.-40.) #Guardar valores de hcoef en el fichero de resultados newStep = odb.Step(name='Nuevo', description='Nuevosresultados', domain=TIME, timePeriod=1.0) newFrame = newStep.Frame(frameId=0, frameValue=0.0, description='Session Frame for odb1') newField = newFrame.FieldOutput(name='Hcoef', description='convection coefficient',type=VECTOR) newField.addData(field=hcoef) odb.save() odb.close()

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IX. ANEXO: SCRIPT PARA REALIZAR REPORT

MODELO MECÁNICO

from abaqus import * from odbAccess import * from abaqusConstants import * from odbMaterial import * from odbSection import * from math import* from viewerModules import * import visualization #Abrir fichero que contiene los resultados o1= openOdb(path= ‘Fichero_resultados_mecanico.odb’, readOnly=False) #Número máximo de nodos n_max=1000 #Crear nodeset de los nodos que se quiere extraer información nodeset='ndiscoA' #Abrir viewport y activar step de interes session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=o1) odbName=session.viewports[session.currentViewportName].odbDisplay.name session.odbData[odbName].setValues(activeFrames=(('Step-6', ('0:31', '67:86', )), )) #Aplicar porcentaje de averaging threshold session.viewports[session.currentViewportName].odbDisplay.basicOptions.setValues( averageElementOutput=True) session.viewports[session.currentViewportName].odbDisplay.basicOptions.setValues(averagingThreshold=100) #Elegir las variables para XY odb = session.odbs[‘Fichero_resultados_mecanico.odb’] session.xyDataListFromField(odb=odb, outputPosition=NODAL, variable=(('NT11', NODAL), ('S', ELEMENT_NODAL, ((INVARIANT, 'Mises'), )), ), nodeSets=( 'PART-1-1.ndiscoA', )) #Calcular número de nodos del nodeset n_nodos=len(o1.rootAssembly.instances['PART-1-1'].nodeSets[nodeset].nodes) #Definicion de variables x_result=[] a=1 cont=1 #Modificar precisión datos de salida session.xyReportOptions.setValues(numDigits=4,numberFormat=SCIENTIFIC) #Crear XY report

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ANEXO: Script para realizar report modelo mecánico

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ifn_nodos<=n_max: for n in o1.rootAssembly.instances['PART-1-1'].nodeSets[nodeset].nodes: x_result.append(session.xyDataObjects['NT11 PI: PART-1-1 N: '+str(n.label)]) x_result.append(session.xyDataObjects['S:Mises (Avg: 100%) PI: PART-1-1 N: '+str(n.label)]) session.writeXYReport(fileName='Report_0.rpt',xyData=x_result) x_result=[] elifn_nodos>n_max: forna in o1.rootAssembly.instances['PART-1-1'].nodeSets[nodeset].nodes: ifcont%n_max!=0: x_result.append(session.xyDataObjects['NT11 PI: PART-1-1 N: '+str(na.label)]) x_result.append(session.xyDataObjects['S:Mises (Avg: 100%) PI: PART-1-1 N: '+str(na.label)]) ifcont==n_nodos: a=n_nodos//n_max session.xyReportOptions.setValues(numDigits=4,numberFormat=SCIENTIFIC) session.writeXYReport(fileName= ('Report_'+str(a)+'.rpt'),xyData=x_result) x_result=[] else: a=cont/n_max session.writeXYReport(fileName= ('Report_'+str(a)+'.rpt'),xyData=x_result) x_result=[] cont=cont+1 #o1.save() o1.close()

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X. ANEXO: MACRO DE EXCEL PARA POST-PROCESO

A. OPCIÓN 1: VALIDACIÓN GENERAL

Sub Report_General(n_hojas As Integer) Dim longitud As Integer, Columnas As Integer, n_graph As Integer, p As String, b As Integer, cnt As Long, cnt_end As Long 'n_hojas = Sheets("Material").Cells(3, 6).Value b = Sheets.Count i = 1 cnt = 3 Do While (i< b) p = Sheets(i).Name If (p = "Material") Or (p = "Hoja3") Then Else Sheets(i).Delete b = b - 1 i = i - 1 End If i = i + 1 Loop Sheets.Add Before:=Sheets("Material") ActiveSheet.Name = "Report_validation" Sheets("Report_validation").Cells(2, 2).Value = "NT11 - 40" Sheets("Report_validation").Cells(2, 3).Value = "Mises*1.2" Sheets("Report_validation").Cells(2, 4).Value = "t" Sheets("Report_validation").Cells(2, 5).Value = "n_nodo" Sheets("Report_validation").Cells(2, 6).Value = "X500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 7).Value = "Y500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 8).Value = "dist_500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 9).Value = "X50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 10).Value = "Y50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 11).Value = "dist_50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 12).Value = "¿Admisible?" For n = 1 Ton_hojas Sheets.Add After:=Sheets("Material") ActiveSheet.Name = "Report" + Str(n) 'ImportTextFile ImportTextFileWithout Columnas = (Sheets("Report" + Str(n)).Range("B5").End(xlToRight).Column - 2) / 2 longitud = Sheets("Report" + Str(n)).Range("B7").End(xlDown).Row ReDimdatos_serie_x(Columnas) ReDimdatos_serie_y(Columnas) ReDimnombre_serie(Columnas) Sheets("Report" + Str(n)).Copy After:=Sheets("Report" + Str(n)) ActiveSheet.Name = "Report" + Str(n) + "_copy" For k = 1 ToColumnas

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ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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For Each Celda In Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 1)) Celda.Value = Celda.Value - 40 Next Celda For Each Celda2 In Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 2), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 2)) Celda2.Value = Celda2.Value * 1.2 Next Celda2 'Copiartemperaturas Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(cnt, 2), Sheets("Report_validation").Cells(cnt + longitud - 7, 2)).Value = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 1)).Value 'Copiartensiones Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(cnt, 3), Sheets("Report_validation").Cells(cnt + longitud - 7, 3)).Value = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 2), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 2)).Value 'Copiartiempo Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(cnt, 4), Sheets("Report_validation").Cells(cnt + longitud - 7, 4)).Value = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2)).Value 'Copiarnodo Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(cnt, 5), Sheets("Report_validation").Cells(cnt + longitud - 7, 5)).Value = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(5, 2 * k + 1).Value cnt = 1 + Sheets("Report_validation").Range("B2").End(xlDown).Row Next k Next n Dim grafico As Chart Sheets("Hoja3").Activate Set grafico = Charts.Add With grafico .Name = "GraficoValidación" .ChartType = xlXYScatter End With 'Nombre eje x Withgrafico.Axes(xlCategory) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Thermal Stress [kN/mm2]" End With 'Nombre eje y With grafico.Axes(xlValue) .HasTitle = True

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.AxisTitle.Text = "Temperature increase [K]" End With cnt_end = 1 + Sheets("Report_validation").Range("B2").End(xlDown).Row ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(1).XValues = Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(3, 3), Sheets("Report_validation").Cells(cnt_end, 3)) ActiveChart.SeriesCollection(1).Values = Sheets("Report_validation").Range(Sheets("Report_validation").Cells(3, 2), Sheets("Report_validation").Cells(cnt_end, 2)) ActiveChart.SeriesCollection(1).Name = "Report_Validation" ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(2).ChartType = xlXYScatterLines ActiveChart.SeriesCollection(2).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 9), Sheets("Material").Cells(14, 9)) ActiveChart.SeriesCollection(2).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 11), Sheets("Material").Cells(14, 11)) ActiveChart.SeriesCollection(2).Name = "Ciclo=500" ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(3).ChartType = xlXYScatterLines ActiveChart.SeriesCollection(3).Name = "Ciclo=50000" ActiveChart.SeriesCollection(3).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 9), Sheets("Material").Cells(12, 9)) ActiveChart.SeriesCollection(3).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 10), Sheets("Material").Cells(12, 10)) End Sub

B. OPCIÓN 2: ANÁLISIS VALIDACIÓN GENERAL

Sub Analisis_Report_General(NTref As Double, MIref As Double) Dim b As Integer, exi As Boolean b = Sheets.Count exi = False For i = 1 To b p = Sheets(i).Name If (p = "Report_validation") Then exi = True End If Next i If exi = True Then cant = Sheets("Report_validation").Range("B2").End(xlDown).Row Sheets("Report_validation").Cells(2, 6).Value = "X500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 7).Value = "Y500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 8).Value = "dist_500" Sheets("Report_validation").Cells(2, 9).Value = "X50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 10).Value = "Y50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 11).Value = "dist_50000" Sheets("Report_validation").Cells(2, 12).Value = "¿Admisible?"

Page 63: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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For j = 3 To cant If (NTref<Sheets("Report_validation").Cells(j, 2).Value) And (MIref< Sheets("Report_validation").Cells(j, 3).Value) Then Px = Sheets("Report_validation").Cells(j, 3).Address Py = Sheets("Report_validation").Cells(j, 2).Address x1 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 6).Address y1 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 7).Address Sheets("Report_validation").Cells(j, 7).FormulaLocal = "=-0.00000225459*" & x1 & "^3+0.00179304*" & x1 & "^2-0.328822*" & x1 & "+675.36 " Sheets("Report_validation").Cells(j, 8).FormulaLocal = "=RAIZ((" & x1 & "-" &Px& ")^2+(" & y1 & "-" &Py& ")^2)" Sheets("Report_validation").Activate Call Distancia(Sheets("Report_validation").Range("F" & j).Address, Sheets("Report_validation").Range("G" & j).Address, Sheets("Report_validation").Range("H" & j).Address) distancia500 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 8).Value x2 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 9).Address y2 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 10).Address Sheets("Report_validation").Cells(j, 10).FormulaLocal = "=-0.00000243503*" & x2 & "^3+0.0013136*" & x2 & "^2-0.41823*" & x2 & "+508.6868" Sheets("Report_validation").Cells(j, 11).FormulaLocal = "=RAIZ((" & x2 & "-" &Px& ")^2+(" & y2 & "-" &Py& ")^2)" Sheets("Report_validation").Activate Call Distancia(Sheets("Report_validation").Range("I" & j).Address, Sheets("Report_validation").Range("J" & j).Address, Sheets("Report_validation").Range("K" & j).Address) distancia50000 = Sheets("Report_validation").Cells(j, 11).Value If Sheets("Report_validation").Cells(j, 3).Value < Sheets("Report_validation").Cells(j, 6).Value Then If Sheets("Report_validation").Cells(j, 2).Value < Sheets("Report_validation").Cells(j, 7).Value Then Sheets("Report_validation").Cells(j, 12).Value = "SI" Else Sheets("Report_validation").Cells(j, 12).Value = "NO" End If Else If Sheets("Report_validation").Cells(j, 2).Value < Sheets("Report_validation").Cells(j, 7).Value Then Sheets("Report_validation").Cells(j, 12).Value = "SI" Else Sheets("Report_validation").Cells(j, 12).Value = "NO" EndIf EndIf 'Aplicar etiquetas de datos al grafico Charts("GraficoValidación").Activate

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pa = " N= " + Str(Sheets("Report_validation").Cells(j, 5).Value) + " t= " + Str(Sheets("Report_validation").Cells(j, 4).Value) ActiveChart.SeriesCollection(1).Points(j).HasDataLabel = True ActiveChart.SeriesCollection(1).Points(j).DataLabel.Text = pa End If Next j End If End Sub

C. OPCIÓN 3: ANÁLISIS DETALLADO REPORT

Sub Analisis_Detallado_Report(nreport As Integer, stress As String) Dim longitud As Integer, Columnas As Integer, p As Double, nodos As Integer, frames As Integer, k As Integer, b As Integer, pa As String Dim datos_serie_x() As String Dim datos_serie_y() As String Dim nombre_serie() As String Dim datos_serie_x2() As String Dim datos_serie_y2() As String Dim nombre_serie2() As String b = Sheets.Count i = 1 Do While (i< b) pa = Sheets(i).Name If (pa = "Material") Or (pa = "Hoja3") Or (pa = "GraficoValidación") Then Else Sheets(i).Delete b = b - 1 i = i - 1 End If i = i + 1 Loop For n = 1 Tonreport Sheets.Add After:=Sheets("Material") ActiveSheet.Name = "Report" + Str(n) 'ImportTextFile ImportTextFileWithout Columnas = (Sheets("Report" + Str(n)).Range("B5").End(xlToRight).Column - 2) / 2 longitud = Sheets("Report" + Str(n)).Range("B7").End(xlDown).Row ReDimdatos_serie_x(Columnas) ReDimdatos_serie_y(Columnas) ReDimnombre_serie(Columnas) Sheets("Report" + Str(n)).Copy After:=Sheets("Report" + Str(n)) ActiveSheet.Name = "Report" + Str(n) + "_copy" If stress = "SI" Then Sheets.Add After:=Sheets("Report" + Str(n) + "_copy") ActiveSheet.Name = "Report" + Str(n) + "_Stress_ref"

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ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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ReDim datos_serie_x2(Columnas) ReDim datos_serie_y2(Columnas) ReDim nombre_serie2(Columnas) EndIf For k = 1 ToColumnas For Each Celda In Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 1)) Celda.Value = Celda.Value - 40 Next Celda For Each Celda2 In Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 2), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 2)) Celda2.Value = Celda2.Value * 1.2 Next Celda2 nombre_serie(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(5, 2 * k + 1) datos_serie_x(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 2), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 2)).Address datos_serie_y(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(7, 2 * k + 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(longitud, 2 * k + 1)).Address If stress = "SI" Then 'Copiamos los nombres de nodos Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(1, 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(5, Columnas * 2 + 1)).Value = Sheets("Report" + Str(n)).Range(Sheets("Report" + Str(n)).Cells(5, 2), Sheets("Report" + Str(n)).Cells(5, Columnas * 2 + 2)).Value 'Copiamos los instantes de t Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(2, 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(longitud + 6, 1)).Value = Sheets("Report" + Str(n)).Range(Sheets("Report" + Str(n)).Cells(7, 2), Sheets("Report" + Str(n)).Cells(longitud, 2)).Value datos_serie_x2(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(6, 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(longitud + 6, 1)).Address nombre_serie2(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(4, 2 * k) datos_serie_y2(k - 1) = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(6, 2 * k + 1), Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(longitud + 6, 2 * k + 1)).Address End If Next k If stress = "SI" Then For f = 1 ToColumnas For c = 1 Tolongitud p = interpol(Sheets("Report" + Str(n)).Cells(c + 5, 2 * f).Value, Sheets("Material").Range("B3", "C10"))

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Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Cells(c + 5, 2 * f + 1).Value = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Cells(c + 5, 2 * f + 1) / p Next c Next f End If n_graph = 1 For k = 1 ToColumnas If k = 1 Then Dim grafico As Chart Sheets("Hoja3").Activate Set grafico = Charts.Add With grafico .Name = "Grafico" + Str(n) + "_" + Str(k) .ChartType = xlXYScatterLinesNoMarkers End With 'grafico.HasTitle = True 'Nombre eje x With grafico.Axes(xlCategory) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Thermal Stress [kN/mm2]" End With 'Nombre eje y With grafico.Axes(xlValue) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Temperature increase [K]" End With ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_x(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_y(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k).Name = nombre_serie(k - 1) ElseIf k Mod 220 = 0 Then ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_x(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_y(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie(k - 1) ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Name = "Ciclo=50000" ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 10), Sheets("Material").Cells(12, 10)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 9), Sheets("Material").Cells(12, 9)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Interior.Color = RGB(255, 255, 255) ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries

Page 67: MODELIZACIÓN TÉRMICA DE DISCOS DE FRENO FERROVIARIOS

ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 11), Sheets("Material").Cells(14, 11)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 9), Sheets("Material").Cells(14, 9)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Name = "Ciclo=500" ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Interior.Color = RGB(255, 255, 255) n_graph = (k / 220) + 1 Sheets("Hoja3").Activate Set grafico = Charts.Add With grafico .Name = "Grafico" + Str(n) + "_" + Str(n_graph) .ChartType = xlXYScatterLinesNoMarkers End With 'grafico.HasTitle = True 'Nombre eje x Withgrafico.Axes(xlCategory) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Thermal Stress [kN/mm2]" End With 'Nombre eje y With grafico.Axes(xlValue) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Temperature increase [K]" End With ElseIf k = Columnas Then ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries

ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_x(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_y(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie(k - 1)

ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Name = "Ciclo=50000"

ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 10), Sheets("Material").Cells(12, 10))

ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(4, 9), Sheets("Material").Cells(12, 9))

ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 1).Interior.Color = RGB(255, 255, 255) ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).XValues = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 11), Sheets("Material").Cells(14, 11)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Values = Sheets("Material").Range(Sheets("Material").Cells(11, 9), Sheets("Material").Cells(14, 9)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Name = "Ciclo=500"

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ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1) + 2).Interior.Color = RGB(255, 255, 255) Else ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_x(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_copy").Range(datos_serie_y(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie(k - 1) End If Next k n_graph = 1 If stress = "SI" Then For k = 1 ToColumnas If k = 1 Then Dim grafico2 As Chart Sheets("Hoja3").Activate Set grafico2 = Charts.Add With grafico2 .Name = "Grafico_stress" + Str(n) + "_" + Str(k) .ChartType = xlXYScatterLinesNoMarkers End With 'grafico.HasTitle = True 'Nombre eje x Withgrafico2.Axes(xlCategory) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "t [s]" End With 'Nombre eje y With grafico2.Axes(xlValue) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Thermal Stress/Yield" End With ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_x2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_y2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k).Name = nombre_serie2(k - 1) ElseIf k Mod 220 = 0 Then ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_x2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_y2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie2(k - 1) n_graph = (k / 220) + 1 Sheets("Hoja3").Activate Set grafico2 = Charts.Add

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ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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With grafico2 .Name = "Grafico_stress" + Str(n) + "_" + Str(n_graph) .ChartType = xlXYScatterLinesNoMarkers End With 'grafico.HasTitle = True 'Nombre eje x Withgrafico2.Axes(xlCategory) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "t [s]" End With 'Nombre eje y With grafico2.Axes(xlValue) .HasTitle = True .AxisTitle.Text = "Thermal Stress/Yield" End With ElseIf k = Columnas Then ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_x2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_y2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie2(k - 1) Else ActiveChart.SeriesCollection.NewSeries ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).XValues = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_x2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Values = Sheets("Report" + Str(n) + "_Stress_ref").Range(datos_serie_y2(k - 1)) ActiveChart.SeriesCollection(k - 220 * (n_graph - 1)).Name = nombre_serie2(k - 1) End If Next k End If Next n End Sub

D. FUNCIÓN 1: IMPORTAR FICHERO DE TEXTO A EXCEL

Sub ImportTextFileWithout() Dim MiArchivoAs Variant Dim DestBookAs Workbook, SourceBook As Workbook Dim DestCellAs Range Dim RetValAs Boolean 'Apagar actualización del screen Application.ScreenUpdating = False

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'Define los objetos de variable al libro y la celda activa Set DestBook = ActiveWorkbook Set DestCell = ActiveCell 'Pregunta al usuario el nombre del archivo que desea abrir MiArchivo = Application.GetOpenFilename 'Comprueba el botón Cancelar If MiArchivo = False Then Exit Sub 'Abre el archivo de texto con el método Workbooks.OpenText Filename:=MiArchivo, Origin:=xlWindows, StartRow:=2, DataType:=xlDelimited, TextQualifier:=xlDoubleQuote, ConsecutiveDelimiter:=True, Space:=True, FieldInfo:=Array(1, 1) Set SourceBook = ActiveWorkbook 'Copiar el contenido de toda la hoja que contiene el fichero Range(Range("A1"), Range("A1").SpecialCells(xlLastCell)).Copy 'Activar el workbook de destino y realizar un pegado especial de los valores desde el ‘fichero de texto DestBook.Activate DestCell.PasteSpecial Paste:=xlValues 'Cells.Replace What:=".", Replacement:="," 'Cerrar el libro que contiene el fichero de texto SourceBook.Close False End Sub

E. FUNCIÓN 2: INTERPOLAR VALORES

Function interpol(x As Double, xy As Range) As Double Dim n As Integer, c As Integer n = xy(1, 1).End(xlDown).Row c = xy(1, 1).End(xlToRight).Column n = n - 2 c = c - 3 For k = 1 To n If x >= xy(k, 1) And k < n And x <xy(k + 1, 1) Then interpol = xy(k, 2).Value + (xy(k + 1, 2).Value - xy(k, 2).Value) * (x - xy(k, 1).Value) / (xy(k + 1, 1).Value - xy(k, 1).Value) ElseIf x >= xy(k, 1) And k = n Then interpol = xy(k - 1, 2).Value + (xy(k, 2).Value - xy(k - 1, 2).Value) * (x - xy(k - 1, 1).Value) / (xy(k, 1).Value - xy(k - 1, 1).Value)

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ANEXO: MACRO de Excel para post-proceso

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End If Next k End Function

F. FUNCIÓN 3: CALCULAR DISTANCIA MÍNIMA CON SOLVER

Sub Distancia(xa As String, ya As String, di As String) SolverReset ‘Calcular distancia mínima a curva N=500 SolverOKSetCell:=di, MaxMinVal:=2, ByChange:=xa SolverAddCellRef:=xa, Relation:=3, FormulaText:="0.00" SolverAddCellRef:=ya, Relation:=3, FormulaText:="0.00" ‘Calcular sin asistente SolverSolve (True) ‘Mantener resultados finales SolverFinishKeepFinal:=1 End Sub