Desarrollo de una metodología para mejorar el diseño del travesaño del ferrocarril utilizando optimización topológica y restricciones de fabricación
Autores: Cascino, Alessio; Meli, Enrico; Rindi, Andrea
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Desarrollo de una metodología para mejorar el diseño del travesaño del ferrocarril utilizando optimización topológica y restricciones de fabricación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Fabricantes de material rodante
Soluciones estructurales
Componentes de vehículos ferroviarios
Metodología de diseño
Técnicas de optimización topológica
Restricciones de fabricación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Los fabricantes de material rodante están encontrando soluciones estructurales innovadoras para mejorar la calidad y confiabilidad de los componentes de vehículos ferroviarios. Los procesos de optimización estructural representan una estrategia efectiva para reducir los costos de fabricación, lo que resulta en geometrías más fáciles de diseñar y producir combinadas con materiales innovadores. En este marco, el presente documento propone el desarrollo de una metodología de diseño para innovar un travesaño de ferrocarril utilizando técnicas de optimización topológica, evaluando el efecto de diferentes restricciones de fabricación orientadas al proceso de fundición. Se llevó a cabo una exhaustiva campaña de pruebas numéricas para establecer un procedimiento de prueba efectivo. Se obtuvieron y compararon dos diseños diferentes, estática y dinámicamente, evaluando la diferencia en términos de masa, rendimiento mecánico y fabricabilidad. Se observaron reducciones en los valores de estrés de hasta un 70%, junto con un aumento del 8% en la primera frecuencia natural del componente, lo que conlleva efectos beneficiosos en términos de rigidez. La metodología muestra resultados alentadores para agilizar el diseño de componentes de fundición complejos, avanzando hacia una nueva generación de componentes estructurales ferroviarios.
Descripción
Los fabricantes de material rodante están encontrando soluciones estructurales innovadoras para mejorar la calidad y confiabilidad de los componentes de vehículos ferroviarios. Los procesos de optimización estructural representan una estrategia efectiva para reducir los costos de fabricación, lo que resulta en geometrías más fáciles de diseñar y producir combinadas con materiales innovadores. En este marco, el presente documento propone el desarrollo de una metodología de diseño para innovar un travesaño de ferrocarril utilizando técnicas de optimización topológica, evaluando el efecto de diferentes restricciones de fabricación orientadas al proceso de fundición. Se llevó a cabo una exhaustiva campaña de pruebas numéricas para establecer un procedimiento de prueba efectivo. Se obtuvieron y compararon dos diseños diferentes, estática y dinámicamente, evaluando la diferencia en términos de masa, rendimiento mecánico y fabricabilidad. Se observaron reducciones en los valores de estrés de hasta un 70%, junto con un aumento del 8% en la primera frecuencia natural del componente, lo que conlleva efectos beneficiosos en términos de rigidez. La metodología muestra resultados alentadores para agilizar el diseño de componentes de fundición complejos, avanzando hacia una nueva generación de componentes estructurales ferroviarios.