Detección y localización de grietas en árboles de máquinas mediante algoritmos de optimización, aplicados a un modelo de elementos finitos validado experimentalmente

Abstract

Esta Tesis Doctoral trata acerca de la localización de grietas en árboles de máquinas a partir del estudio de las frecuencias naturales mediante un modelo de elementos finitos (MEF) tridimensional y paramétrico que se desarrolló especialmente para este efecto y que reproduce un eje agrietado. Se validó dicho modelo experimentalmente mediante un banco de ensayos diseñado y fabricado con el fin de medir las frecuencias naturales del eje girando con y sin grieta. Se estudiaron distintos tipos de grieta, y los resultados permitieron validar el MEF. Con el fin de dar una mayor funcionalidad al método , se aplicó un algoritmo de optimización multiobjetivo (NSGA-II) al MEF, creándose una función objetivo que permitiese al software de optimización (MATLAB) comunicarse con el de elementos finitos (ANSYS) y poder optimizar el MEF. Esta optimización permite la determinación de la presencia o no de grieta y su localización y su profundidad en caso de existencia. Así mismo, esta metodología de trabajo que implica la optimización de modelos tridimensionales paramétricos mediante algoritmos multiobjetivo, puede ser extendida no sólo al campo de las vibraciones, sino a cualquier otro que utilice un modelo tridimensional, permitiendo la optimización de cualquier variable del mismo.