Estudio Numérico Experimental para Determinar la Resistencia Estructural en Antenas

Transcripción

1 Estudio Numérico Experimental para Determinar la Resistencia Estructural en Antenas Por Abel Hernández Gutiérrez 1, Adelaido I. Matías Domínguez 1 Jorge A. Jines Guerrero 1 1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, Laboratorio de Análisis Experimental de Esfuerzos de la ESIME unidad Ticomán, Ingeniería Aeronáutica, México D.F, C.P , Col. San José Ticoman, Av. Ticomán 600, Tel: (52 55) Ext ahernandezgu@ipn.mx jjines123@hotmail.com ad_matias@yahoo.com

2 Antecedentes El problema nace de la necesidad que la industria de televisión vía satélite tiene, cuando las antenas receptoras de señal televisiva sufren diversos daños de carácter estructural, y por consiguiente daños en la recepción de la señal, lo cual tiene una repercusión económica considerable. Para ello la solución aportada fue considerar dos tipos de estudio: Estudio Numérico Análisis Experimental de esfuerzos

3 Objetivo Por tanto el objetivo primordial de esta investigación es evaluar la resistencia estática estructural de dos modelos diferentes de antenas en un intervalo de velocidades requerido, con el propósito de mejora la construcción estructural en de las mismas.

4 Principales Características Antena Tipo 1 Geometría básica Isométrico Vista lateral derecha Vista frontal

5 Cont Principales Características Antena Tipo 2 Geometría básica Isométrico Vista lateral derecha Vista frontal

6 Características del material Acero galvanizado Módulo de Young E (Pa.) Relación de poisson ν Densidad ρ (Kg./m 3 ) Esfuerzo de cedencia a la tensión σ yt (Pa) Esfuerzo de cedencia a la compresión σ yc (Pa) Esfuerzo de tensión última σ u (Pa) 2x x x x 10 8

7 Características de la estructura La estructura principal se compone de 4 piezas: 1. El plato 2. El pedestal 3. La base de empotramiento 4. La base entre el pedestal y el plato ( 2 elementos)

8 Cont Características de la estructura 3. Base de empotramiento 2. Pedestal 1. Plato cara convexa 4

9 Metodología de análisis Estudio Numérico Cálculo de esfuerzos y deformaciones Análisis Experimental de Esfuerzos Extensometría Eléctrica Determinación de micro deformaciones con diferentes condiciones de carga

10 Modelos geométricos

11 Modelos de elementos finitos

12 Solución Numérica Antena tipo 1 Representación de esfuerzos

13 Cont Solución Numérica Antena tipo 1 Representación de desplazamientos

14 Cont Solución Numérica Representación de esfuerzos Antena tipo 2 Representación de desplazamientos

15 Análisis Experimental de esfuerzos Instrumentación Instrumentación

16 Requerimientos de carga para los ensayos experimentales Antena tipo 1 Condiciones iniciales de la prueba Velocidad Carga w (a, b) Km./h m/s Kg. N Temperatura C Humedad Relativa (%) γ( )

17 Cont Antena tipo 1 Condiciones finales de la prueba Velocidad Carga W (a, b) Km./h m/s Kg. N Temperatura C Humedad Relativa (%) γ( )

18 Cont Antena tipo 2 Condiciones iniciales de la prueba Velocidad Carga W (a, b) Km./h m/s Kg. N Temperatura C Humedad Relativa (%) γ( ) Velocidad Km./h m/s Condiciones finales de la prueba Kg. Carga W (a, b) N Temperatura C Humedad Relativa (%) γ( )

19 Comparación de resultados Antena tipo 1 Esfuerzo numérico Pa. Esfuerzo Experimental Pa. Deformación numérica mm. Deformación experimental mm. Diferencia esfuerzos Pa. Diferencia deformaciones mm x x x Antena tipo 2 Esfuerzo Numérico Pa. Esfuerzo experimental Pa. Deformación numérica mm. Deformación experimental mm. Diferencia esfuerzos Pa. Diferencia deformaciones mm x x x

20 Conclusiones A pesar de que el equipo experimental no es tecnológicamente avanzado, la precisión es relativamente buena, ya que no es posible calibrar completamente a cero los extensómetros, en la mayoría de los casos existía una variación de micro deformación del orden de 40 micras de deformación al calibrarlo.

21 Cont Conclusiones Existe hasta el momento un gran problema.- En los ensayos experimentales ninguna de las tres antenas soportó la carga requerida, por el contrario el estudio numérico se realizo con la carga requerida para cada ensayo, por tanto los resultados obtenidos tienen cierta variación.

22 Cont Conclusiones Lo recomendable para obtener mejor precisión en los resultados, es aplicar un estudio de interacción fluido estructura, así como el método de subestructuras y evaluar cada uno de los componentes de las antenas por separado.

23 Gracias por su atención