Validación numérica de diseño de parrilla híbrida 'plástica-metálica' para enfriadores comerciales

Autor: ERENDIRA GONZALEZ MENDIETA
Přispěvatelé: Iván Juárez Sosa, ALFREDO CHAVEZ LUNA
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología
CIATEQ
Repositorio Institucional de CIATEQ
Popis: En este trabajo se presenta la validación numérica de dos conceptos de diseño de la parrilla híbrida “plástica-metálica” para enfriadores comerciales mediante el análisis de elemento finito con el software Workbench ANSYS. La primera parte del estudio consiste en la validación numérica de una parrilla plástica de ABS cuyos resultados en las pruebas de flexión no fueron satisfactorios. En la segunda parte, se propone una mejora al diseño inicial mediante dos conceptos híbridos, es decir, con refuerzos metálicos embebidos, los cuales se analizan numéricamente con el módulo estructural aplicando una carga máxima distribuida de 45 kg. Para el primer concepto de diseño, que consiste en refuerzos en paralelo, se encuentra que no se satisface el requerimiento de flexión central de 5mm solicitado por el cliente. Es por este motivo que se evalúa el segundo concepto de diseño con refuerzos en posición H, el cual presenta una flexión menor a 5mm. Una vez confirmado esto para el concepto con refuerzos en H, se le realizan los análisis térmicos, los cuales consisten en exponer al componente a una alta temperatura (60°C), a una baja temperatura (-25°C) y a choque térmico en un rango de -25°C a 60°C en 10 ciclos. En ninguna de estas condicio es se encuentran deformaciones permanentes, fracturas o grietas, satisfaciendo así el requerimiento del cliente. Los resultados de los análisis estructurales y térmicos son comparados con los de las pruebas experimentales de laboratorio para verificar la correlación entre ellos, encontrándose que éstos son representativos para predecir fallas en los diseños. Con base a lo obtenido en este trabajo, se encuentra que, al incorporar un método de análisis numérico en las etapas tempranas de diseño, es decir, previo a la fabricación de prototipos, se podría tener una reducción de costos en la elaboración de éstos, en las pruebas y retrabajos, ya que se cambiaría el diseño basado en prueba y error por el fundamentado en el análisis numérico. In this document, numeric validation of two design concepts for the hybrid plastic-metallic grill, utilized in commercial fridges, by means of finite element analysis software: Workbench ANSYS, is presented. The first part of this study consists of numeric validation of an ABS plastic grill, for which deflection tests results were not satisfactory. In the second part, an initial design improvement is proposed, by means of two hybrid designs, that is, incorporating embedded reinforcement elements. Such elements are numeric analyzed with the structural module, applying a maximum distributed load of 45Kg. For the first design concept, that includes parallel arrange reinforcements, non-satisfactory central deflection requirements were found, customer defined requirement is 5mm. Due to such results, second design concept is evaluated, in this case, H position arrange reinforcements were used. This concept presented deflection under 5mm limit. Once confirmed satisfactory analysis results for H arrange reinforcements, thermal analyses were performed. Thermal analyses consist on exposing the component to high temperatures (60°C), also were exposed to low temperatures (-25°C) and a thermal shock in a -25°C to 60°C range in 10 cycles. In any of the previous conditions described, permanent deformations, fractures nor cracks were found, fulfilling then customer requirements. Structural and thermal analyses results are compared with the experimental tests from laboratory, this verifies statistical correlation between them. It was found that such results are representative enough to predict design failures. Based on results obtained in this thesis, it was found that incorporating a numeric analysis method at early design stages, this is, before manufacturing prototypes, a cost reduction in prototyping, tests and rework can be achieved. In this manner design changes will be based on numeric analysis methods instead of trial and error method.
Databáze: OpenAIRE
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