Estudio comparativo del comportamiento mecánico de muelles helicoidales de diferentes tipologías y materiales mediante simulación numérica

Abstract

[ES] Los muelles helicoidales son elementos elásticos usados en sistemas de suspensión de automóviles para absorber impactos causados por las irregularidades de la superficie recorrida. Su correcto diseño garantiza la seguridad, la comodidad y la eficacia de dicho sistema y la del conjunto del vehículo. En la actualidad, dada la necesidad de mejorar el desempeño de los automóviles y reducir su consumo, se abre un abanico de posibilidades para optimizar estos componentes.

El proyecto que se presenta a continuación, desarrolla diferentes alternativas de diseño de muelles helicoidales de suspensión, variando la tipología del muelle y los parámetros geométricos característicos de estos elementos. El proyecto también pretende estudiar la viabilidad técnica de la fabricación de los muelles en materiales alternativos al acero, en concreto materiales compuestos y aleaciones especiales, debido a su reducido peso, su gran resistencia a la corrosión y su remarcable respuesta a cargas dinámicas y estáticas.

Para el modelado de la geometría se usará el software CAD SolidWorks, y para las simulaciones a carga estática y a fatiga, se empleará la plataforma de simulación integrada mediante elementos finitos Ansys Workbench. Con la ayuda de estas herramientas se pretende evaluar la factibilidad de las alternativas propuestas.

[EN] Helical coil springs are elastic elements used in automobile suspension systems in order to absorb shocks caused by irregularities of the area covered. Their correct design ensures safety, comfort and effectiveness of this system and of the vehicle s overall. Nowadays, given the necessity of improving automobiles performance and reduce fuel consumption, a range of possibilities is opened. The present project develops different alternatives regarding helical springs design, varying spring forms and their characteristic parameters. This project also intends to study the springs manufacturing technical feasibility with alternative materials other than steel, especially special alloys and composite materials, due to its reduced weight, its great corrosion resistance and its remarkable static and dynamic load response. For geometry modelling the CAD software SolidWorks will be used, and for the static and dynamic load simulations, the integrated simulation by finite elements platform Ansys Workbench is chosen. With the help of these tools, it is aimed to prove the viability of the alternatives proposed.