Análisis y predicción de la recuperación elástica en resortes helicoidales cilíndricos utilizando modelos analíticos y numéricos
Autores: Zani, Nicola; Solazzi, Luigi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis y predicción de la recuperación elástica en resortes helicoidales cilíndricos utilizando modelos analíticos y numéricos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Investigación
Resortes helicoidales cilíndricos
Comportamiento mecánico del material
Fenómeno de rebote
Modelo analítico
Simulaciones de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 48
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación se centra en muelles helicoidales cilíndricos con secciones transversales circulares fabricados con acero al carbono (SH 0.82% C) y acero inoxidable (AISI 302). La transformación de una barra lineal a una espiral circular implica numerosos factores como el comportamiento mecánico del material, las relaciones tensión-deformación y las tensiones residuales. Esta investigación estudia el fenómeno de la recuperación elástica, que afecta al diámetro final de los muelles helicoidales después de la fabricación, utilizando métodos analíticos, experimentales y numéricos. Se propuso un modelo analítico, derivado del proceso de flexión mecánica, para predecir la recuperación elástica, y su precisión se validó con datos experimentales. Este estudio también empleó simulaciones de elementos finitos para analizar la recuperación elástica, confirmando las predicciones analíticas. Los resultados indicaron que la relación de recuperación elástica se podría expresar como una función exponencial del índice del muelle (la relación entre el diámetro final del muelle y el diámetro del alambre), con un error máximo del 4.80% para el acero inoxidable y del 3.62% para el acero al carbono. Los hallazgos de este estudio proporcionan información valiosa para optimizar el proceso de fabricación de muelles, mejorar la precisión de las predicciones del diámetro del muelle y potencialmente reducir los errores de producción y el desperdicio de material.
Descripción
Esta investigación se centra en muelles helicoidales cilíndricos con secciones transversales circulares fabricados con acero al carbono (SH 0.82% C) y acero inoxidable (AISI 302). La transformación de una barra lineal a una espiral circular implica numerosos factores como el comportamiento mecánico del material, las relaciones tensión-deformación y las tensiones residuales. Esta investigación estudia el fenómeno de la recuperación elástica, que afecta al diámetro final de los muelles helicoidales después de la fabricación, utilizando métodos analíticos, experimentales y numéricos. Se propuso un modelo analítico, derivado del proceso de flexión mecánica, para predecir la recuperación elástica, y su precisión se validó con datos experimentales. Este estudio también empleó simulaciones de elementos finitos para analizar la recuperación elástica, confirmando las predicciones analíticas. Los resultados indicaron que la relación de recuperación elástica se podría expresar como una función exponencial del índice del muelle (la relación entre el diámetro final del muelle y el diámetro del alambre), con un error máximo del 4.80% para el acero inoxidable y del 3.62% para el acero al carbono. Los hallazgos de este estudio proporcionan información valiosa para optimizar el proceso de fabricación de muelles, mejorar la precisión de las predicciones del diámetro del muelle y potencialmente reducir los errores de producción y el desperdicio de material.