Determinación de las tensiones por elementos finitos de un tornillo de acero microaleado AISI 4140

Autores/as

  • Roxana Pupo-Matos Universidad de Moa
  • Felix Reinier Muñoz-Dranguet Universidad de Moa
  • Andier Samiñón-Durán Universidad de Moa
  • Elís E. Guzmán-Romero Universidad de Moa

Palabras clave:

aleación, falla mecánica, perno de sujeción, fractura por fatiga

Resumen

Se determinó el comportamiento a la fatiga en un tornillo de acero micro aleado AISI 4140 empleado en la culata del motor de combustión interna MAN B&W a través del Método de los Elementos Finitos. A partir de tamaño crítico de grietas de 4,2; 6,2; 8,1 y 21,6 se estableció la metodología de cálculo donde se consideró la carga distribuida de contacto y de rozamiento, las solicitaciones, el esfuerzo normal y el de corte, para determinar el fenómeno de la fractura en el tornillo. Se comprobó que la falla por fatiga del tornillo inicia con tensiones de Von Misses mínimas de 401,8 MPa; las cuales se incrementan hasta un valor máximo de 1 796 MPa; provocando la falla por fractura en los primeros filetes de rosca. La carga aplicada de 2 369 149,4 N; genera un esfuerzo cortante máximo de 104,55 Nm2, siendo este el pico máximo de resistencia antes que se produzca el fallo por fractura y que al ejercer una fuerza de 297 918,52 N; inicia un cambio en el límite elástico de este acero con la propagación de grietas, siendo el valor de 6,2 mm, la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas con incremento de la deformación.

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Citas

Arroyo, B.; Álvarez, J. (2017). Análisis de pernos galvanizados de alta resistencia utilizados en torres metálicas. Anales de Mecánica de la Fractura, 34(3), 95-105.

Bickford, J. (2007). An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints, CRC Press.

Budynas, G. (2008). Diseño en Ingeniería mecánica de Shigley. McGraw-Hill.

Bursi, O. & Jaspar, J. (1997). Calibración de un modelo de elementos finitos para conexiones de acero con placa terminal atornillada aislada. Revista de investigación del acero para la construcción, 44(3), 225-262. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143974X97000564#scren-reader-main-content

Callister, W. (2006). Introducción a la Ciencia e ingeniería de los materiales. Reverté S. A.

Gainza-Legrá, A. (2016). Análisis de rotura del espárrago situado en el cárter de los motores MAN de la unidad empresarial de base generación motores FUEL-OIL de Moa. (Trabajo de Diploma, Universidad de Moa).

Guerra, Y., Ordoñez, U. & González, V. (2019). Análisis de la falla de pernos de fijación de las zapatas polares de un motogenerador. Ingeniería Mecánica, 22(3),156-160. https://www.redalyc.org/journal/2251/225160761006/movil/.

Hudgins, A. & James, B. (2014). Fatigue of threaded fasteners. Advance Materials and Processes, 172(8), 18-22. https://dl.asminternational.org/amp-tech/article-abstract/172/8/18/27806/Fatigue-of-Threaded-Fasteners?redirectedfrom=PDF.

Irwin, G. (1997). Plastic zone near a crack and fracture toughness. Sagamore Research Conference Proceedings.

Kulak, G. (1994). Fatiga de conexiones pernodas. Actas: Conferencia internacional sobre Fatigue, Toronto, Ontario. Sociedad Estadounidense de Soldadura.

Pero-Sanz, J., González, J. (2002). Solidificación y transformaciones en el sistema Fe-C-Cr. Bases para el diseño por propiedades de sus aceros y fundiciones Ternarias. RDM: Revista de Minas, (9), 81-92. https://dialnet.uniroja.es/servlet/articulo?codigo=4701975.

Publicado

2024-03-01

Cómo citar

Pupo-Matos, R., Muñoz-Dranguet, F. R., Samiñón-Durán, A., & Guzmán-Romero, E. E. (2024). Determinación de las tensiones por elementos finitos de un tornillo de acero microaleado AISI 4140. Ciencia & Futuro, 14(1), 82–96. Recuperado a partir de https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistacyf/article/view/2488

Número

Sección

Ciencia Universitaria

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