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DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005

DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005. Coordinador: Dr. Jesús Toribio Quevedo Alumno: D. Roberto J. García Martín. Zamora, 30 de Noviembre de 2005. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005. ÍNDICE. Índice. Introducción Período de Docencia

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  1. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 Coordinador:Dr. Jesús Toribio Quevedo Alumno:D. Roberto J. García Martín Zamora, 30 de Noviembre de 2005

  2. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 ÍNDICE

  3. Índice • Introducción • Período de Docencia • Objetivos • Programa • Cursos Completados: • Cursos Fundamentales • Cursos Metodológicos • Conclusiones • Período de Investigación • Objetivos • Programa • Antecedentes • Cursos Completados • Conclusiones Finales 3 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 30 de noviembre de 2005

  4. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 INTRODUCCIÓN

  5. 1.Introducción: • Objetivos: • Obtener los conocimientos teóricos y prácticos que permitan al doctorando introducirse en la investigación en éste ámbito de la ciencia y técnica. • Preparación para el Desarrollo de la Tesis Doctoral • Reconocimiento de la Suficiencia Investigadora (obtención del Diploma de Estudios Avanzados) • Fases: • Período de Docencia (20 créditos) • Período de Investigación (12 créditos) 5 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 30 de noviembre de 2005

  6. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 PERIODO DE DOCENCIA

  7. 2.Período de Docencia: - INDICE - • Objetivos • Programa • Cursos Completados: • Cursos Fundamentales • Cursos Metodológicos • Conclusiones 7 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 30 de noviembre de 2005

  8. Período de Docencia:(I) • Objetivos: • Profundizar en el estudio de la técnica de Ingeniería Mecánica y de Materiales en sus aspectos fundamentales y metodológicos. • Programa: • Completar los 20 créditos de los cursos o seminarios tanto fundamentales como metodológicos y superación de los mismos. 8 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 30 de noviembre de 2005

  9. Período de Docencia:(II) • Cursos Completados: • Cursos Fundamentales: • Análisis y Simulación de Sistemas Mecánicos • Introducción Teórico-Práctica al Método de los Elementos Finitos en Ingeniería Mecánica y Estructural • Aplicaciones Industriales del Láser • Mecánica de Fractura Avanzada • Fractura en Ambientes Agresivos 9 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  10. Período de Docencia:(III) • Cursos Completados: • Cursos Metodológicos: • Métodos Matemáticos para el Cálculo por Elementos Finitos • Metodología de Diseño de Sistemas de Control para Procesos 10 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  11. Período de Docencia:(IV) • Conclusiones: • Criterio de elección de los cursos. • Conocer y aplicar los nuevos métodos y desarrollos para el análisis de los problemas de Ingeniería Mecánica y de Materiales. • Ampliación de conocimientos técnico-teóricos y tecnológicos en el campo de la mecánica y de los materiales. • Implementación informática de los conocimientos teóricos adquiridos mediante software o recursos CAE. • Familiarizarse con las nuevas y más recientes tecnologías. 11 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  12. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 PERIODO DE INVESTIGACIÓN

  13. 3.Período de Investigación: - INDICE - • Objetivos • Programa • Antecedentes • Trabajos realizados: • Análisis y Simulación de Sistemas Mecánicos. • Aplicaciones del Método de Elementos Finitos a la Ingeniería Mecánica y Estructural • Conclusiones 13 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  14. Período de Investigación:(I) • Objetivos: • Profundizar en el estudio de la ciencia de Ingeniería Mecánica y de Materiales en sus aspectos fundamentales y metodológicos. • Programa: • Completar los 12 créditos de los trabajos de investigación y superar los mismos mediante la presentación de los resultados obtenidos ante el Departamento responsable del programa. 14 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  15. Período de Investigación:(II) • Antecedentes: • Situación actual: Área de Ingeniería Mecánica. • Posibles líneas de investigación. 15 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  16. Período de Investigación:(III) • Cursos Completados: • Análisis y Simulación de Sistemas Mecánicos • Aplicaciones del Método de Elementos Finitos a la Ingeniería Mecánica y Estructural 16 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  17. Análisis y Simulación de Sistemas Mecánicos “Modelo de Simulación mediante M.E.F. para el cálculo del contacto de una esfera contra un plano.” Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 17 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  18. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. - INDICE - • Introducción • Antecedentes • Objetivo • Modelos de Simulación M.E.F. • Cálculos teóricos Herzt • Comparación: Simulación vs. Valores calculados teóricamente • Conclusiones 18 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  19. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. • Introducción (I) • Aplicaciones • Rodamientos, engranajes • Casos de estudio • Esferas • Cilindros • Vs Planos • Posibilidades 19 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  20. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. • Introducción (II) • Teoría de Herzt Distribución Presiones semieliptica 20 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  21. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 2. Antecedentes • Modelo de contacto: Cálculo Estático Lineal. • - Elemento TRIANG  Elemento 2D. • - Dos grados de libertad. • - Tres nodos. • - Sencillo y eficaz. • - Tensiones en plano X-Y. 21 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  22. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 3. Objetivo • Obtener resultados de nuestro modelo M.E.F. No lineal y cotejarlos con la teoría de Herzt. “Queremos validar el modelo M.E.F. para poder profundizar en los problemas de contacto” 22 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  23. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. • Modelo de contacto: Cálculo Estático No Lineal. 4. Modelo de Simulación M.E.F. (I) • - Elemento PLANE2D  Elemento 2D. • - Dos grados de libertad. • - 4-8 nodos. • - Tensiones en plano X-Y. Simetría de revolución Problema 3D  Elemento Axisymetric   Problema 2D 23 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  24. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 4. Modelo de Simulación M.E.F. (II) 1 cm de radio P de 100 N E = 200Mpa  = 0.3 24 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  25. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 5. Cálculos teóricos Herzt 25 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  26. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 6. Comparación Resultados: (I) Simulación M.E.F. vs Ensayos Experimentales 26 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  27. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 6. Comparación Resultados: (II) Simulación M.E.F. vs Ensayos Experimentales σy σx 27 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  28. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 6. Comparación Resultados: (III) Simulación M.E.F. vs Ensayos Experimentales 28 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  29. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 6. Comparación Resultados: (IV) Simulación M.E.F. vs Ensayos Experimentales 29 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  30. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 7. Conclusiones: • Análisis complejo, requiere estudio más profundo de la técnica de contacto. • Se debe mejorar el modelo tanto: geometría como distribución de la malla. 30 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  31. Aplicaciones del Método de Elementos Finitos a la Ingeniería Mecánica y Estructural “Determinación de esfuerzos en engranajes cilíndricos mediante el M.E.F. convergencia con norma ISO” 31 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 5 de Julio de 2005

  32. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO • - INDICE - • Introducción • Antecedentes • Objetivo • Modelos de Simulación M.E.F. • Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 • Variante 1: correcciones • Variante 2: parámetros herramienta • Conclusiones 32 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  33. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO • Introducción • Sistemas CAD\CAE • Problema de optimización. • Angulo de presión:  = 20 • Factor de altura de cabeza del diente: ha* = ha / m =1 • Factor de holgura radial: c* = c / m = 0,25 • Factor del radio de curvatura en la zona de transición del pie diente F* = F / . 33 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  34. Análisis de las tensiones de contacto: Herzt vs F.E.M. 2. Antecedentes Area de Ingeniería Mecánica E.P.S. Zamora Area de Ingeniería Mecánica CUJAE La Habana [1] Henriot, Georges; Traité Théorique et Practique des engranajes. Edit. DUNOD, Paris 1999 34 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  35. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 3. Objetivos Principal: • Evaluación de los esfuerzos en la base de los dientes en engranajes cilíndricos de dientes rectos con empleo del M.E.F. y convergencia con la norma ISO 6336 Pasos: • Obtener un procedimiento matemático para la generación de perfiles. • Determinación correcta de la carga y punto de contacto. • Trabajar con los parámetros de herramienta. 35 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  36. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO • Modelo de Simulación MEF. (I) 36 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  37. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO • Modelo de Simulación MEF. (II) Elemento TRIANG 37 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  38. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO • Modelo de Simulación MEF. (III) 38 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  39. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 5. Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 (III) 39 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  40. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 5. Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 (IV) 40 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  41. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 5. Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 (V) – diferentes x CONDICION GENERAL: Resultados de los esfuerzos obtenidos con aplicación del método de los elementos finitos (FICosmos) y el procedimiento ISO (FISO).  = 20, ha* = 1, f* = 0,3, carga lineal 200 N/mm. CONDICION PARTICULAR: z1= 10 engranando con una rueda de z2= 10 dientes con diferentes correcciones. –VARIANTES-- a) z1=10 z2=10 x1=0 b) z1=10 z2=10 x1=0.25 c) z1=10 z2=10 x1=0.4 41 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  42. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO z1= z2, x= 0 5.Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 (VI) – par. herramienta 42 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  43. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 5.Comparación: M.E.F vs. ISO 6336-3 (VII) – par. herramienta z1= z2, x= 0 f* = 0.2 f* = 0.3. f* = 0.4 43 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  44. Esfuerzos engranajes cilíndricos: F.E.M. vs ISO 6. Conclusiones. • Diferencias M.E.F ISO 6336-3-Método B, inferiores al 4%. –Validación del método-. • Influencia del coeficiente de corrección frente al número de dientes de la rueda hasta z2<20. No gran variación para x>0,4. • Influencia del ángulo de presión frente al número de dientes de la rueda hasta z2<20. • Gran influencia radio de fondo para z pequeños y f*>0.3 44 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca

  45. Conclusiones finales: • Periodo Docencia. • Periodo Investigador. • Actuaciones Futuras. 45 Doctorado Bienio 2003-2005 Ingeniería Mecánica y de Materiales Universidad de Salamanca Zamora, 30 de noviembre de 2005

  46. DOCTORADO INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES Bienio 2003-2005 Coordinador:Dr. Jesús Toribio Quevedo Alumno:D. Roberto J. García Martín Zamora, 30 de Noviembre de 2005

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