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Estimación numérica de la influencia de la distribución asimétrica de daño en la respuesta estática con cables con geometría multicapa-multinivelRamírez Guzmán, Nicolás Antonio January 2015 (has links)
Ingeniero Civil / El objetivo principal del presente trabajo de título es extender un modelo mecánico no lineal propuesto por De Vico (2013) para estimar la capacidad residual y capacidad de deformación de cables de geometría multicapa-multinivel dañados superficialmente de forma asimétrica. El modelo mecánico propuesto se basa en que el cable dañado se modela como una viga plana no lineal con pequeñas deformaciones considerando hipótesis de Bernoulli. Se asume que el cable está sometido a una carga axial y a una fuerza de corte uniforme por unidad de longitud en las direcciones principales de la sección dañada generando una flexión biaxial en éste. Esta fuerza de corte es inducida por la distribución asimétrica del daño considerando la geometría helicoidal inicial de los componentes que forman el cable. El grado de asimetría de la distribución de daño se cuantifica mediante un ente escalar denominado índice de asimetría (IA). Un algoritmo incremental-iterativo seccional controlado por desplazamiento es implementado en base a las soluciones de las ecuaciones diferenciales que gobiernan la deformada del cable dañado en ambos planos principales. Este algoritmo permite estimar la configuración deformada, distribuciones de tensiones y deformaciones, la resistencia residual y capacidad de deformación axial del cable dañado considerando la no linealidad geométrica y del material de los componentes que lo conforman.
Los análisis realizados en este trabajo de título se basan en dos tipos de configuraciones de cables: (1) geometría multicapa (i.e., se identifica solo una estructura helicoidal en la composición geométrica de la sección del cable); (2) geometría multinivel, en que los cables están formados por cables de menor diámetro (sub-cables) dispuestos en forma paralela. En el primer caso se realiza un estudio numérico del tipo paramétrico para cables comerciales de acero cuyos diámetros varían desde 2 mm a 32 mm. En el segundo caso, las simulaciones de las curvas de capacidad se comparan con curvas experimentales reportadas en la literatura (Ward et al., 2006) para cables de poliéster cuyos diámetros varían de 32 mm a 166 mm con porcentaje de área dañada en un rango de 5% a 15%. En este segundo análisis, se incorpora el estudio del efecto de localización de deformación en torno a la sección dañada mediante el uso de un modelo numérico propuesto por Beltrán y Williamson (2011).
De los resultados obtenidos se concluye que para el caso de geometría multicapa, considerando los rangos de valores del parámetro IA (0-0.5) y diámetro de los cables (2 mm -32 mm), el efecto de la asimetría del daño tiene un mayor impacto en cables de mayor diámetro para iguales valores de IA. En el caso particular de este estudio, no hay un efecto significativo en la rigidez del cable relativo al efecto de área neta (ignorar contribución de componentes fracturados), se reduce la capacidad de deformación de los componentes no fracturados hasta un 25% y se disminuye la resistencia residual del cable hasta un 3% relativo al área neta. Para el caso de geometría multinivel con sub-cables dispuestos en forma paralela, las curvas de capacidad considerando los efectos de localización de deformaciones y de asimetría del daño (en forma independiente) son cota superior e inferior respectivamente de las curvas experimentales. El efecto de localización de deformación induce una reducción porcentual en resistencia residual y capacidad de deformación cercana al porcentaje de área dañada con respecto a los valores de cable intacto. Por otro lado, el efecto de distribución asimétrica del daño induce una reducción de la capacidad de deformación del cable menor que el efecto de localización de deformación (máximo reducción de un 6% relativa al cable intacto para todos los casos estudiados). La distribución asimétrica tiene un mayor impacto en la reducción de la capacidad residual del cable dañado: esta reducción es mayor porcentualmente que el área dañada llegando hasta un 25 % para el caso de una sección dañada en un 15%. El efecto de la asimetría en la distribución del daño depende de la construcción de la sección del cable, y para un mismo tipo de cable, este efecto aumenta con el incremento del diámetro y del valor de IA. Los algoritmos asociados a los modelos de localización de deformación y daño asimétrico resultan ser computacionalmente eficientes y robustos.
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Evaluación de la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio AA 6063-T6 procesada mediante fricción batidoReyes Oré, Eduardo 08 July 2015 (has links)
El presente trabajo esta de dedicado a evaluar la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio AA6063-T6 procesada mediante fricción batido.
Para el desarrollo del trabajo se elaboraron probetas de 150 x 100 x 2.8 mm las cuales
fueron procesadas por fricción batido con una misma velocidad de rotación (600 RPM) y
con diferentes velocidades de avance (60,100, 120, 160 y 200 mm/min).
Luego de que las probetas fueron fabricadas, se procedió a la inspección visual y a la
realización de los ensayos microestructurales para ver si el proceso se había realizado
adecuadamente y en que combinación de velocidades se obtenía una adecuada estructura; asimismo, para evaluar como la microestructura de las 3 zonas (Zona afectada por el calor, Zona termo mecánicamente afectada, Zona batida) variaba con respecto al metal base. Además, se realizó un barrido de dureza en la zona transversal a un 1 mm de la superficie para analizar la variación dureza en las 3 zonas del proceso con respecto al material base.
Por último, se realizaron los ensayos de corrosión. Los primeros ensayos fueron los de
inmersión, donde se fabricaron 3 clases de muestras por cada probeta, una de la zona
batida, la otra de la zona termo mecánicamente afectada y la última fue de una muestra de las 3 zonas con una parte del material base. Todas estas probetas fueron sumergidas en una solución de 1M HCl y pesadas luego de 72, 96 y 144 horas de haber sido sumergidas.
Para corroborar los resultados obtenidos se realizaron ensayos electroquímicos. Se
fabricaron muestras circulares de 15 mm de diámetro para cada probeta. A continuación
se realizaron ensayos de potencial del circuito abierto y luego se procedió con los ensayos potenciodinámicos. Finalmente, las probetas sumergidas 144 horas fueron analizadas en un microscopio electrónico de barrido para evaluar el modo de corrosión. / Tesis
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Desarrollo de modelos matemáticos para predecir el comportamiento de conexiones viga-columna tipo chapa frontal extendida basados en datos obtenidos mediante FEALlatas Ontaneda, Ysmael David 21 January 2019 (has links)
La presente tesis se enfoca en el comportamiento estructural de la conexión vigacolumna tipo chapa frontal extendida, con el objetivo de construir modelos matemáticos capaces de predecir su comportamiento en base a datos obtenidos mediante simulaciones numéricas. Para este fin se construyó un modelo numérico de elementos finitos de la conexión, donde sus propiedades geométricas y mecánicas fueron parametrizadas empleando el lenguaje APDL del software ANSYS Mechanical. Este modelo se validó con ensayos experimentales reportados por otros autores y se utilizó para elaborar una base de datos con 140 casos de estudio. Como resultados de las simulaciones se obtuvo el comportamiento de la curva momentorotación, así como la resistencia y la rigidez de la conexión para distintos valores de los parámetros geométricos y del momento. Finalmente, se aplicó análisis de regresión no lineal múltiple a esta base de datos con el fin de obtener los modelos matemáticos requeridos. Para validar los modelos matemáticos se realizaron 10 nuevas simulaciones con parámetros geométricos diferentes a los contemplados en la base de datos de los 140 casos. El coeficiente de determinación mínimo encontrado fue de 0.59 y el máximo de 0.99, lo que indica un ajuste aceptable entre los modelos matemáticos y las variables geométricas de la base de datos, si se considera el complejo comportamiento no lineal de esta conexión. Los modelos matemáticos obtenidos permiten calcular de forma práctica el comportamiento estructural de la conexión tipo chapa frontal extendida, que puede controlarse variando los parámetros geométricos y de esta forma adecuarse a los requerimientos del diseño solicitado. / Tesis
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Determinación de resistencia temprana de hormigón proyectado: Correlación entre método normado UNE-EN 14488-2 y método alternativoLinares Pipón, Christian Ignacio January 2018 (has links)
Ingeniero Civil / El hormigón proyectado ha demostrado ser una excelente herramienta en el ámbito de la construcción, es por esta razón que ha sido utilizado a lo largo de todo el mundo en diversas obras civiles, especialmente en fortificación de túneles, debido a su capacidad de soporte y a las altas resistencias que puede obtener en poco tiempo.
En Chile, se analizan las resistencias tempranas del hormigón proyectado concorde al método normado UNE-EN14488-2 el que cuenta con dos métodos de medición de resistencia temprana: El penetrómetro de aguja y el Hinca de clavo, el primero válido para resistencias entre 0.2 y 1.2Mpa y el segundo para resistencias entre 3 y 16 MPa.
Actualmente las curvas de resistencias tempranas obtenidas bajo la norma UNE-EN14488-2 genera un intervalo entre el método penetrómetro de aguja y el método hincado de clavo, en el cual no se tiene certeza de cómo es la curva en tal rango. Lo que se hace en este intervalo es unir, linealmente, la última medición del método penetrómetro de aguja con la primera medición del método hincado de clavo. La incertidumbre que existe en este intervalo es la que da origen a este estudio, en el que se busca correlacionar el método normado con un método alternativo que si obtenga resistencias en ese intervalo.
El método alternativo a utilizar es el Method Statement Shotcrete Testing, este método es una versión acotada del método normado, en el que, las resistencias a compresión con el método hincado de clavos se obtienen, solamente, a partir de la penetración del calvo y no de la penetración y la extracción como sucede en el caso del método normado. Una característica importante del Method Statement Shotcrete Testing es que si se pueden obtener resultados en todos los intervalos de resistencia.
Finalmente, a partir de un análisis estadístico mediante la Regresión lineal y el coeficiente de Pearson, se obtiene que los dos métodos poseen una tendencia lineal, y que ambos métodos pueden ser correlacionados perfectamente. Dado lo anterior, la utilización de cualquiera de los dos métodos queda a la decisión del profesional a cargo sin depender de la especificación, lo que ayuda a tener una mayor certidumbre con respecto a lo que realmente sucede con las resistencias a compresión del hormigón proyecto.
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Análisis del concreto simple utilizando vidrio pulverizado como adición para concreto de alta resistencia con agregados de la ciudad de ChiclayoCórdova Sánchez, Carlos Ernesto January 2018 (has links)
La presente investigación corresponde al estudio del concreto añadiendo vidrio pulverizado como adición a la mezcla, sabiendo que existe en el distrito de Chiclayo déficit en reciclar el vidrio es por ello que se busca ser aplicado al concreto, sabiendo que el vidrio posee alto contenido de sílice este puede aportar cierta resistencia al concreto, por lo que se busca conocer cuál es el porcentaje y tamaño óptimo de vidrio que puede ser añadido al concreto. El estudio se basó en estudio de los agregados de las canteras más representativas de la zona y así también la evaluación de concreto en estado fresco y endurecido, y la durabilidad del concreto. / Tesis
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Efectos de la distribución asimétrica de daño en la sección transversal de un cable: modelación numéricaVico Berner, Enzo Sebastián de January 2013 (has links)
Ingeniero Civil / En el presente trabajo se presenta un modelo mecánico no lineal simplificado para estimar la curva de capacidad residual de un cable dañado en forma asimétrica. Se considera daño la degradación de las propiedades mecánicas de los componentes que forman el cable incluyendo la fractura de éstos. Este modelo es capaz de predecir el gradiente de tensiones y deformaciones en la sección transversal de un cable dañado asimétricamente producto de la concentración de tensiones y deformaciones en los componentes adyacentes al daño. Esta concentración puede producir una falla temprana de los componentes del cable y por consiguiente reducir la carga axial máxima y la deformación axial de fractura en comparación a un cable sin daño. El modelo propuesto (MP) se basa en un análisis de una viga plana no lineal con pequeñas deformaciones considerando hipótesis de Bernoulli. Se asume que el cable está sometido a una carga axial y a una fuerza de corte por unidad de longitud, distribuida en forma uniforme, e inducida por la pérdida de la simetría de la sección transversal del cable. Esta fuerza de corte presenta componentes en los planos vertical y horizontal de manera de representar la geometría helicoidal inicial de los componentes que forman el cable. La solución de la ecuación diferencial resultante en los planos vertical y horizontal permite estimar la deformada del cable para posteriormente, realizando un análisis seccional iterativo, estimar las distribuciones de tensiones y deformaciones; la capacidad axial y deformación de fractura. El modelo propuesto es validado mediante comparaciones con modelos 3D de elementos finitos (Vargas, 2010), datos experimentales de cables de poliéster dañados simétricamente de 6 mm de diámetro con diferentes grados de asimetría (Li et al., 2002), y con modelos mecánicos propuestos en la literatura. (Lanteigne, 1985; MacDougall y Bartlett, 2006).
A partir de los resultados obtenidos en este estudio, se concluye que los modelos reportados en la literatura estiman de forma satisfactoria la respuesta de un cable dañado en forma asimétrica en aquellos casos en que el grado de asimetría de su sección transversal, cuantificado a través del índice de asimetría IA, es menor que 0.2. Por el contrario, el modelo propuesto en este estudio abarca un mayor rango de asimetría de daño (desde IA=0.093 para el cable W(136) hasta IA=0.538 para el cable W(1234), este último corresponde al cable de mayor asimetría presentado en este trabajo) y presenta diferencias, en relación a los datos dados por los modelos de elementos finitos, de un 9.6% promedio en relación a la capacidad residual, un 3% promedio para la distribución de tensiones y deformaciones y menos de un 1% promedio para la deformación de fractura del cable. Los resultados de MP indican que la configuración inicial recta del cable es ligeramente perturbada producto de la asimetría de su sección transversal, induciendo una flexión que se traduce, considerando la máxima asimetría analizada en este estudio (IA =0.538), en una disminución de la capacidad de deformación del cable de un 7% con respecto al cable sin daño y en una reducción adicional de un 8% en capacidad residual axial sobre el valor entregado por el área neta. Este modelo además de entregar buenos resultados, tiene la ventaja por sobre los modelos de elementos finitos que los tiempos de análisis son reducidos.
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Curvas de capacidad de cuerdas de poliester dañadas: Estudio experimentalGarate Flores, Alejandro January 2019 (has links)
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Las cuerdas de poliéster tienen una mejor relación resistencia por peso en comparación con cables tradicionales como por ejemplo los de acero y debido a los avances tecnológicos en la producción de fibras sintéticas las cuerdas de poliéster son cada día más usadas en la ingeniería. Producto del deterioro que sufren las cuerdas de poliéster por el uso se ha querido estudiar cómo afecta en las capacidades de la cuerda cuando se corta totalmente una o más hebras.
La presente memoria tiene como objetivo estudiar las consecuencias de daños provocados en cuerdas de poliéster, de esta manera, determinar cómo afecta en la capacidad y deformación de la cuerda. Se estudiará cuanto disminuye la resistencia a tracción dependiendo de las hebras dañadas y el fenómeno de localización de deformaciones en la zona dañada.
Para el estudio experimental fueron ensayadas a tracción cuerdas de poliéster de 8 mm, 12mm y 16 mm de diámetro en la Maquina INSTROM 600 LX, estas cuerdas están conformadas por 3 hebras enrolladas de forma helicoidal. Se confeccionarán 3 tipos de probetas de cuerdas para cada diámetro: la primera probeta corresponderá a una cuerda virgen, la segunda una cuerda con una hebra dañada y la tercera una cuerda con 2 hebras dañadas. Es importante recalcar que los daños se realizaron en una sección ubicada en la longitud media de la cuerda. Se colocarán 3 extensómetros en la parte superior, inferior y central de la cuerda ensayada para medir las deformaciones locales y un LVDT para medir la deformación global de la cuerda. También para cada diámetro de cuerda se ensayarán a tracción probetas confeccionadas con hebras de cuerdas vírgenes.
De los resultados obtenidos se concluyó que las hebras cortadas de cuerdas de poliéster dañadas comienzan a tomar carga a una distancia de la sección dañada, esta longitud de cuerda se le llama largo de recuperación. Además, se determinó experimentalmente que los ganchos son más eficientes que las prensas tipo crosby para ensayar a tracción cuerdas de poliéster. Se comprobó que cualitativamente las curvas de capacidad son más flexibles a medida que aumenta el daño en la sección transversal de la cuerda. Con respecto a la rigidez se logró determinar cuantitativamente que la rigidez de la cuerda disminuye a medida que el daño aumenta en la sección trasversal para todos los 3 diámetros y que la rigidez de las hebras es un poco menor que la rigidez de una cuerda virgen.
A modo de recomendación los extensómetros no resultaron confiables para medir deformaciones locales en las cuerdas de poliéster ya que estos no se agarraban bien. En cambio, el LVDT es bastante confiable para medir deformaciones globales en cuerdas de poliéster ya que tiene la ventaja que no le afecta la rotación de la cuerda y donde no está agarrado a la cuerda puede medir deformaciones hasta que termine el ensayo.
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Estudio experimental de estanterías de perfiles conformados en fríoParra Riquelme, Rocío January 2019 (has links)
Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Las estanterías de acero se utilizan comúnmente en diversos rubros industriales para proveer soluciones de almacenaje livianas, económicas y versátiles. Permiten optimizar el espacio de las bodegas ya que emplean varios niveles de almacenaje controlando el apilamiento de los productos, además pueden ser modificadas según las necesidades de operación.
El objetivo de esta memoria es utilizar distintos métodos de identificación de propiedades dinámicas para determinar las frecuencias y formas modales reales de una estantería industrial. En este contexto se realizaron mediciones de vibraciones ambientales a una estantería ubicada en el centro de distribución de Nestlé en la comuna de Quilicura.
La identificación de los parámetros modales de la estructura se realizó utilizando los métodos de Espectro de Densidad de Potencia (PSD), SSI (Stochastic Subspace Identification), DSI (Deterministic Stochastic Subspace Identification) y CMIF (Complex Mode Indicator Function).
Todos los métodos mencionados permitieron identificar los modos fundamentales de la estructura ofreciendo resultados consistentes. En este contexto, se observó que las propiedades dinámicas identificadas distan significativamente de las obtenidas a partir de modelaciones en elementos finitos que se emplean comúnmente en la práctica. Esto ocurre porque existen varios efectos que no son usualmente modelados como son el hecho que las bases de los pallets trabajan como diafragmas flexibles rigidizando las estanterías, teniendo en cuenta que se suele ignorar la rigidez provista por estos elementos. Además, se observó que juegan un rol relevante en las propiedades reales de la estantería ciertos parámetros relativamente inciertos como la rigidez provista entre la unión viga-columna.
Adicionalmente, se llevó a cabo una prospección geofísica en un terreno aledaño al centro de distribución donde se determinó el período fundamental del suelo y se realizó la inversión sísmica para determinar la variación de la velocidad de la onda S en profundidad. En este contexto, los resultados indicaron que el periodo del suelo es muy cercano al de la estructura y posee una alta amplificación sísmica, lo que significa un riesgo de resonancia en caso de que ocurra un sismo.
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Estimación numérica de la respuesta estática de un cable dañado: Formulación viga-cableBravo Tetlak, Tomás Patricio January 2018 (has links)
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica.
Ingeniero Civil / El presente trabajo tiene por objetivo extender el estudio mecánico de cables dañados asimétricamente llevado por De Vico (2013) y Ramírez (2015) y el trabajo de Beltrán (2006), combinando en un único modelo el efecto de asimetría y concentración de deformaciones: dos fenómenos cuyo impacto aislado se ha traducido en la inducción de flexión producto del daño asimétrico y la capacidad de recuperación de carga producto de la concentración de deformaciones cerca del daño.
El modelo mecánico propuesto se basa en el método de los elementos finitos, para lo cual se propone un elemento viga capaz de incorporar la cinemática de deformación de los elementos que conforman un cable de modo de generar matrices de rigidez que representen a un elemento denominado viga-cable. Este elemento es capaz de desarrollar flexión biaxial, torsión y carga axial. Se supone que el cable está sometido a una fuerza axial de tracción y a cargas transversales de corte asociadas a la asimetría del daño, en caso de que corresponda. Además, dependiendo de la fricción entre los alambres del cable, se puede incrementar el área efectiva del cable en elementos alejados del daño, aumentando la capacidad de carga del cable y forzando una concentración de deformaciones en zonas cercanas a los elementos finitos dañados.
Se estudiaron cables de distintos materiales (poliéster, acero y aluminio) con distintas configuraciones geométricas (distribución de alambres, ángulos de paso y diámetros) y de daño, de modo de evaluar distintos fenómenos presentes que impacten tanto el comportamiento global (curva de capacidad, rigidez, capacidad de deformación y capacidad de carga) y local (gradiente de tensiones y deformaciones).
Para cada caso de estudio, se compararon los resultados del modelo propuesto con resultados experimentales y modelación de elementos finitos presentes en la literatura. Los análisis comparativos indican el modelo propuesto es capaz de predecir de buena manera curvas de capacidad y gradiente de tensiones/deformaciones en las secciones transversales a lo largo del cable. Se logró acoplar en un modelo los fenómenos de daño asimétrico y concentración de deformaciones, cuyo resultado queda en la región acotada por las curvas de daño asimétrico y concentración de deformaciones, actuando en forma independiente, desarrolladas por Beltrán et al (2017). En particular, se obtienen rigideces superiores a las experimentales, tal como evidencian Lalonde (2017) y Judge (2012) en sus estudios. Además, se obtuvieron capacidades similares a las de la literatura. En cuanto a la capacidad de deformación, la alta variabilidad de los ensayos no permitió obtener resultados concluyentes.
Se identificó una relación directa entre el diámetro del cable y el impacto de la asimetría, ya que a medida que es más grande el diámetro, se pudo identificar una mayor diferencia entre los límites del gradiente de deformaciones.
La eficiencia computacional y robustez del modelo queda demostrada, obteniéndose resultados con alta precisión en fracciones del tiempo requerido por modelos desarrollados en software de elementos finitos.
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Estudio experimental de la interacción sólido-líquido y la generación de partículas de desgaste esféricas en fisuras abiertas por FCRUrrestarazu, Adrian Matias 15 November 2016 (has links)
El daño por fatiga de contacto que involucra la formación y desprendimiento de
fragmentos de la superficie en forma de “escamas” es una de las principales causas de
degradación y falla en elementos sometidos a movimiento relativo de rodadura, tales como
dientes de engranajes, componentes de cojinetes rodantes, árboles de levas, rieles de
ferrocarril, etc. Este modo de daño llamado “fatiga de contacto por rodadura” ó por sus siglas
“FCR” (en inglés “rollingcontact fatigue” ó “RCF”) es fenomenológicamente complejo, y su
comprensión realizaría un gran aporte al área de la tribología. Además, la generación de
partículas de desgaste de forma esférica es asociada a los fenómenos de FCR.
En este trabajo de tesis se estudia el comportamiento de diferentes materiales sometidos a
fatiga por rodadura de contacto. Esto involucra el análisis de penetración de diferentes fluidos
en fisuras pre-existentesy el estudio de las partículas de desgaste esféricas generadas durante
el mencionado proceso tribológico.
Con este propósito se realizaron ensayos en un tribómetro de contacto lineal y otro de
contacto puntual. Los ensayos lineales fueron realizados con materiales de contacto
rueda/pista de SAE 4140/SAE 4140 y SAE 4140/CAMPLO 2005 T3 con cuatro lubricantes
diferentes. Los lubricantes utilizados fueron glicerina pura, agua pura, y dos disoluciones de
la glicerina con agua al 75% y 50%en peso. Los lubricantes fueron mezclados con una
pequeña cantidad de elementos trazadores para ser reconocidos dentro de la fisura mediante
análisis de composición química puntual. Asimismo, los ensayos de contacto puntual se
realizaron sobre rodamientos comerciales tipo crapodina, con pista de SAE 52100 y bolillas
de Nitruro de Silicio (Si3N4). Como lubricante se utilizó vaselina líquida, libre de aditivos.
Por otra parte, las condiciones de contacto fueron modeladas mediante teorías termoelastohidrodinamicas
TEHD, para conocer principalmente la distribución de presión sobre la superficie y el espesor de película lubricante generado en las diferentes condiciones de
contacto.
Los resultados obtenidos en ensayos de FCR con contacto lineal en probetas de aleación de
base aluminio muestran que en el rango de velocidad y presión de contacto aplicados, la
penetración fluido lubricante dentro de las fisuras no depende de la viscosidad del fluido (en
un rango de 8x10-4 a 5.9x10-1Pa.s) y que el mecanismo produce una notable cantidad de
partículas esféricas de desgaste en el interior de las fisuras.
Por otra parte, en los ensayos de contacto puntualse forman partículas de desgaste esféricas
cuyos elementos componentes están relacionados con el estado de las superficies de rodadura.
Al desarrollarse fisuras por RCF aparecenpartículas esféricas con hierro, oxígeno y cromo.
Globalmente, los resultados de esta tesis permiten concluir que la nueva metodología
propuesta para el análisis de penetración de líquido en diferentes condiciones de ensayo,
permite identificar experimentalmente el comportamiento de las fisuras por FCR para
diferentes materiales y condiciones.Además, las conclusiones alcanzadas en este estudio
representan un aporte al conocimiento tecnológico del área de mantenimiento predictivo
facilitando la toma de decisiones respecto de acciones que prevengan la falla prematura severa
en equipos industriales. / Damage by fatigue contact, which involves the formation and detachment of fragments of
a surface in the form of "flakes", is one of the main causes of degradation and failure in
rolling elements subjected to relative motion, such as gear teeth, rolling bearings, camshafts,
railroad tracks, etc. This mode of damage,known as "rolling contact fatigue" or, by its
acronym, "RCF", is phenomenologically complex, and its understanding would makes a great
contribution to the area of tribology. Moreover, the generation of spherical wear particles is a
phenomenon associated to FCR.
In this thesis, the behavior of different materials subjected to rolling contact fatigue
isstudied.This involves the analysis of the penetration of different fluids into pre-existing
cracks and the study of the spherical wear particles generated during thistribological process.
With this purpose, different tests were carried out in tribometersof linear and point contact.
Linear tests were conducted with wheel/track contact based in SAE 4140/SAE 4140 and SAE
4140/CAMPLO 2005 T3 using four different lubricants. The lubricants were: pure glycerin,
pure water, and two solutions with 50 and 75wt% of glycerinin water. Small amounts of
tracers were added to the lubricants to determine their depths of penetration inside the
cracksby elemental analysis using Energy-dispersive X-ray spectroscopy. On the other hand,
the point contact tests were performed on commercial thrust bearings based on SAE 52100
raceways and Silicon Nitride (Si3N4) balls. Additive-free liquid vaseline was used as
lubricant.
Moreover, thermo-elasto-hydrodynamic (TEHD) theories were used, mainly to calculate
the pressure distribution on the surface and the lubricant film thickness generated at the
different contact conditions. The resultsobtained fromthe FCR line contact testson specimens of aluminum based alloy
show that, in the range of speed and contact pressure applied, the penetration of the lubricant
fluid inside the cracks does not depend on the viscosity of the fluid (in the range of 8 10-4 to
0.59 Pa.s) and that the wear mechanism produces a considerable amount of spherical particles
inside the cracks.
Furthermore, spherical particles are formed during the point contact wear tests, whose
component elements can be associated with the state of the running surfaces. When RCF
cracks appear, spherical particles are generated that contain iron, oxygen and chromium.
Overall, the results from this thesis allowto conclude that the proposed new methodology
for the analysis of liquid penetration under different test conditions allow to experimentally
identify the behavior of RCF cracks of different materials and conditions. Furthermore, the
conclusions reached in this study represent a contribution to technological knowledge for the
area of predictive maintenance, facilitating making decisionson actions to prevent severe
premature failure in industrial equipment.
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