Actividad 4: Aplicar cargas

En esta actividad, se aplica una combinación de cargas estructurales y térmicas al rotor de freno. Va a:

• Aplicar una presión a la cara del centro el taladro para representar la carga mecánica provocada por una interferencia (ajuste por contracción) entre el eje y el rotor.

• Añada una temperatura aplicada a la misma cara del centro taladro. Esta cara está en contacto con un eje refrigerado por agua y, por lo tanto, tiene una temperatura bien mantenida.

• Aplique una fuente de calor a la cara de contacto de la plataforma para representar el calor generado por la fricción durante el frenado.

• Aplique una carga de convección a todas las caras que están expuestas al aire ambiente, excepto a la cara de contacto de la plataforma.

  Este supuesto es conservador, ya que ignora la refrigeración de aire que se produce en la parte de la cara de fricción que no está cubierta por la plataforma del freno.

  

  Rotor de freno sin cargas (izquierda) y con cargas estructurales y térmicas (derecha).

Requisitos previos

• Actividad 3 completada.

Pasos

1. Aplique una carga estructural de 13,8 MPa a la cara del centro del taladro.

   

   1. Seleccione (espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Cargas > Cargas estructurales), para abrir el cuadro de diálogo Cargas estructurales.
   2. En el cuadro de diálogo Cargas estructurales, establezca el Tipo en Presión.
   3. Seleccione la cara del taladro en el centro del rotor.
      
      
   4. Establezca la Magnitud en 13,8 MPa.
   5. Haga clic en Aceptar para aceptar el comando y cerrar el cuadro de diálogo.

2. Añada una carga térmica de 38 °C a la misma cara del centro del taladro.

   1. Seleccione (espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Cargas > Cargas térmicas) para abrir el cuadro de diálogo Cargas térmicas.
   2. En el cuadro de diálogo Cargas térmicas, establezca el Tipo en Temperatura aplicada.
   3. Haga clic en la cara del taladro en el centro del rotor para seleccionarla como cara.
   4. Establezca el Valor de temperatura en 38 °C.
      
      
   5. Haga clic en Aceptar para aceptar el comando y cerrar el cuadro de diálogo Cargas térmicas.

3. Aplique una fuente de calor de 36 500 W / (m^2 K) a la cara de contacto de la plataforma, en una base de área por unidad.

   1. Seleccione (espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Cargas > Cargas térmicas) para abrir el cuadro de diálogo Cargas estructurales.
   2. En el cuadro de diálogo Cargas térmicas, establezca el Tipo en Fuente de temperatura.
   3. Seleccione la cara del rotor que se aplica a la plataforma del freno.
      
      
   4. En el cuadro de diálogo Cargas térmicas, active la opción Área de unidad. Está especificando la fuente de calor en una base de área por unidad, en lugar de la entrada de calor total.
   5. Haga clic en Cambiar unidades de calor y seleccione W / m^2 en la lista desplegable adyacente.
   6. Establezca el Valor de fuente de calor en 36 500 W / (m^2 K). Este valor representa la entrada de calor media a lo largo del tiempo para varios ciclos de inicio/ejecución/parada.
   7. Haga clic en Aceptar para aceptar los comandos y cerrar el cuadro de diálogo.

4. Aplique una carga de convección a todas las caras que están expuestas al aire ambiente, excepto a la cara de contacto de la plataforma. Seleccione primero todas las caras del rotor de freno y elija Convección en el cuadro de diálogo Cargas térmicas. A continuación, anule la selección de las caras que están exentas.

   1. Haga clic en (Espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Seleccionar > Filtros de selección) y compruebe que la opción Seleccionar a través esté activada. Si no es así, haga clic en la casilla de verificación para activarla.

      Nota: Esta opción debe estar activada para seleccionar caras del lado posterior que están ocultas en la vista.

   2. Haga clic en (espacio de trabajo Simulación > ficha Configuración > panel Cargas > Cargas térmicas) para abrir el cuadro de diálogo Cargas térmicas.
   3. En el cuadro de diálogo Cargas térmicas, establezca el Tipo en Convección.
   4. Haga clic y arrastre el ratón para dibujar una ventana de selección que encierre todo el modelo de rotor. El cuadro de diálogo Cargas térmicas debe indicar que se han seleccionado 93 caras.

      Nota: La cara del centro del taladro se excluye automáticamente del conjunto de selección porque ya tiene una carga de temperatura.

      
      
      
   5. Anule la selección de caras que no estén en contacto con el aire. Recuerde que los planos de simetría representan una sección a través de partes sólidas de todo el modelo:
      • La cara de contacto de la plataforma de freno (donde se aplicó la fuente de calor).
      • Dos caras en el plano de simetría XZ.
      • Dos caras en el plano de simetría YZ.
      • Ocho caras en el plano de simetría XY.

      El cuadro de diálogo Cargas térmicas debería indicar que se han seleccionado 80 caras.

      

5. Aplique una convección de 190 W/(m^2 K) a las 80 caras restantes, a una temperatura ambiente de 25 C.

   1. En el cuadro de diálogo Cargas térmicas, establezca el Valor de convección en 190 W/(m^2 K).

      Este valor tiene en cuenta el giro del rotor, lo que aumenta la velocidad del flujo de aire sobre el rotor y a través de él. El valor es significativamente mayor que el que sería razonable para la convección natural impulsada por la flotabilidad.

   2. Cambie el Valor de temperatura a 25 C.
      
      
   3. Haga clic en Aceptar para aplicar los comandos y cerrar el cuadro de diálogo.
   4. Haga clic en Inicio para restaurar la vista isométrica por defecto del modelo.

Resumen de la actividad 4

En esta actividad, ha tenido que:

• Aplicar una presión a la cara del centro el taladro para representar la carga mecánica provocada por una interferencia (ajuste por contracción) entre el eje y el rotor.
• Añadir una temperatura aplicada a la misma cara del centro del taladro, que está en contacto con un eje refrigerado por agua.
• Aplicar una fuente de calor a la cara de contacto de la plataforma para representar el calor generado por la fricción durante el frenado.
• Aplicar una carga de convección a todas las caras que están expuestas al aire ambiente, excepto a la cara de contacto de la plataforma.