1
Download Análisis analítico y por elementos finitos de fuselajes bajo tensión
Transcript
COMPORTAMIENTO HISTERÉTICO DE MATERIALES MAGNETOESTRICTIVOS. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS APLICADO A ESTRUCTURAS AERONÁUTICAS. Autor Rubén Forner Clari Director José Luis Pérez Aparicio Codirector Pablo Moreno Navarro Grado en Ingeniería Aeroespacial Universitat Politècnica de València Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño Noviembre de 2016 Índice • Introducción - • Ec. Cinemáticas Ec. de Equilibrio Ec. Constitutivas Análisis actuador - • Formulación EF - • Magnetoestricción Aplicaciones • Soluciones - • Limitaciones Matriz polinómica Matriz dependiente Deformación magnetoestrictiva Conclusiones Validaciones Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Magnetoestricción Introducción • Acoplamiento Magnetoestrictivo Níquel: 60 ppm Terfenol-D: 2000 ppm Comportamiento NO lineal Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 1/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Aplicaciones Introducción • Telescopio astronómico de rayos X Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 2/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Aplicaciones Introducción • Control antivibracional: MD-900 Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 3/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Formulación EF FEAP: elmt01.f • Ecuaciones cinemáticas: • Ecuaciones de equilibrio: Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 4/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Formulación EF FEAP: elmt01.f • Ecuaciones constitutivas: Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 5/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones • Electroestática Sol. Analítica: Por diferencias finitas según el libro Elementos del Electromagnetismo Clásico de Francisco García-Ochoa Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 6/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones • Distribución de Voltaje (V) Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 7/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones • Distribución del Campo Eléctrico (V/m) Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 8/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Electroestática Validaciones • Distribución del campo eléctrico radial Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 9/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones • Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Sol. Analítica: por Teoría de Vigas Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 10/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones • Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 11/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones • Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 12/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Termoelástica Validaciones • Viga termoelástica: Articulación vertical móvil Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 13/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador • Esquema de un actuador Muelles de precompresión Aislante magnético Bobinas Carcasa de aluminio Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 14/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador • Mallado Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 15/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador • Ecuaciones • Propiedades Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 16/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Análisis actuador • Resultados Limitaciones • Lineal • Tensión residual • Otros parámetros Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 17/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Matriz polinómica Soluciones • Matriz polinómica se utiliza una función no lineal ajustando puntos experimentales. Polinomio ajustado Limitaciones • Solo un caso • Difícil implementación Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 18/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Acoplamiento magnetoestrictivo dependiente Soluciones • Acoplamiento magnetoestrictivo dependiente Proceso iterativo Limitaciones • Complejo • Precompresión Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 19/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Deformación magnetoestrictiva Soluciones • Deformación magnetoestrictiva Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 20/21 Introducción Formulación EF Validaciones Análisis actuador Soluciones Conclusiones Conclusiones Solución más óptima: Deformación magnetoestrictiva • Actualmente no existe una solución estándar para el acoplamiento magnetoestrictivo. • La ecuación constitutiva debe ser no lineal. • La precompresión no puede tratarse como una tensión residual. • El problema de la histéresis solo se puede resolver en modelos dinámicos. Comportamiento histerético de materiales magnetoestrictivos. Análisis por elementos finitos. 2016 21/21 Gracias por la atención Preguntas Estudio analítico y por elementos finitos de impacto en placas Julio de 2016
