Análisis de la trayectoria de compresión de una junta atornillada para aplicaciones aeronáuticas

Resumen

En este trabajo se desarrolló un programa para calcular la rigidez de la junta atornillada, usando el método de DOBROVOLSKI, el de SHIGLEY, y bajo un modelo analítico obtenido por simulaciones en elemento finito. El espacio de diseño consiste en evaluar el comportamiento de la trayectoria del cono de compresión generado en una junta atornillada para diferentes tamaños de tornillos desde 0.190 a 0.375 pulgadas de diámetro, precargando de 2 a 4 bridas de 0.20 pulgadas de espesor, o sea variando la longitud de agarre de la junta atornillada, usando SOLIDWORKS y ANSYS para hacer un análisis comparativo en la solución por ambos programas. La trayectoria de compresión a través de la junta es importante, ya que nos ayuda a entender el comportamiento de la rigidez de la junta para lograr un mayor grado de seguridad, y calidad a la hora de diseñar una junta atornillada para el sector aeronáutico. Los resultados muestran que es posible determinar de manera cuantitativa la distribución de cargas proveniente de una fuerza aplicada a la junta, así como su distribución entre el tornillo y los elementos sujetados, además de proporcionar la fuerza requerida para separar la junta. De las simulaciones en ANSYS y SOLIDWORK se puede concluir que la diferencia en rigidez de las juntas atornilladas en la zona compresiva es menor al 10%. Lo cual no representará una variación significativa en el cálculo de la constante elástica de la junta atornillada. Finalmente, los resultados muestran que el modelo analítico obtenido de las diferentes simulaciones es confiable ya que se tienen una constante elástica de la junta de 0.165 (0.375 pulgadas DIA-4 bridas), mientras que 0.17 en ANSYS, y 0.16 en SOLIDWORKS, menos del 2% de variación.