Diseño y desarrollo de un banco de ensayos de fluencia para materiales poliméricos.

Abstract

[ES] El presente proyecto tiene como objetivo el diseño y desarrollo de un banco de ensayos de fluencia capaz de realizar los diferentes ensayos del tipo: relajación, fluencia temporal o creep y ensayo mecánico dinámico. Concretamente el banco de ensayos se diseñará para el estudio de materiales poliméricos en los cuales no se requiere de cargas elevadas, pero sí de grandes deformaciones. Los datos obtenidos de estos ensayos son cruciales para la selección de materiales poliméricos. En el ámbito de la ingeniería mecánica los componentes están sujetos a cargas prolongadas y por tanto la capacidad del material para soportar las deformaciones plásticas sin fallar es fundamental. Los datos obtenidos mediante los ensayos permitirán a las empresas seleccionar materiales para aplicaciones específicas e incluso predecir el comportamiento de los materiales a largo plazo.

El alcance del TFG abarca el diseño y cálculo de la estructura para soportar las cargas aplicadas, definiendo las especificaciones necesarias para los ensayos se realizará la selección de materiales y secciones necesarias para los diferentes componentes. Selección y cálculo de los elementos motrices y transmisiones, realizando el cálculo de las relaciones de transmisión necesarias para mantener la carga constante durante el ensayo, la selección del motor y cálculos para el dimensionamiento del husillo. Así como las diferentes simulaciones FEM (método de los elementos finitos) para el estudio de rigidez de la estructura y mordazas de sujeción. Finalmente se definirán los procesos de fabricación de cada elemento, además del presupuesto completo del banco de ensayos.

[EN] This project aims to design and develop a creep test bench capable of performing different types of tests, such as relaxation, creep, and dynamic mechanical testing. Specifically, the testing bench Will be designed for the study of polymeric materials where high loads are not required but large deformations are. The data obtained from these tests are crucial for selecting polymeric materials. In mechanical engineering, the components are subject to prolonged loads, so the material¿s ability to withstand plastic deformations without failing is fundamental. The data obtained from the test Will allow companies to select materials for specific applications and even predict the long-term behavior of materials.

The scope of this TFG includes designing and calculating the structure to support the applied loads, defining the necessary specifications for tests, and selecting the materials and sections required for the different components. It also involves selecting and calculating the driving and transmission elements and the necessary transmisión ratios to maintain a constant load during the test, motor, and spindle sizing. As well as the different FEM (Finite Element Method) simulations to study the stiffness of the structure and gripping jaws. Finally, the manufacturing processes for each element and the complete Budget for the testing bench will be defined.

[CA] El present projecte té com a objectiu el disseny i desenvolupament d'un banc d'assaigs de fluència capaç de realitzar diferents assaigs del tipus: relaxació, fluència temporal o creep i assaig mecànic dinàmic. Concretament, el banc d’assaig es dissenyarà per a l’estudi de materials polimèrics en els quals no es requereixen de càrregues elevades, però sí de grans deformacions. Les dades obtingudes d’aquest assajos són crucials per a la selección de materials polimèrics. En l’ambit de l’enginyeria mecànica, els components están sotmesos a càrregues prolongades i, per tant, la capacitat del material per suportar les deformacions plàstiques sense fallar és fonamental. Les dades obtingudes mitjançant els assajos permetran a les empreses seleccionar materials per aplicacions específiques i fins i tot predir el comportament dels matrerials a llarg termini. L'abast del TFG abarca el disseny i càlcul de l'estructura per suportar les càrregues aplicades, definint les especificacions necessàries per als diferents components. Selecció i càlcul dels elements motrius i transmissions, realitzant el càlcul de les relacions de transmissió necessàries per mantindre la carrega constant durant l’assaig, la selección del motor i càlculs per al dimensionament del cargol. Així com les diferents simulacions FEM (mètode dels elements finits) per a l'estudi de la rigidesa de l'estructura i mordasses de sujecció. Finalment es definirán els processos de fabricación de cada element, a més del pressupost complet del banc d’assaigs.