Resumen

La creciente demanda de potencia, eficiencia de combustible y seguridad de los motores aéreos ha exigido la reducción de peso y el examen de la integridad estructural de los componentes críticos. Este trabajo tiene como objetivo realizar una investigación sistemática sobre el diseño de un disco de Ti2AlNb de alta velocidad, incluyendo la optimización de la geometría del disco y la predicción de la velocidad de ruptura. La incorporación del diseño del enfoque experimental y del software comercial ha garantizado que la optimización se pueda llevar a cabo. Se definieron seis parámetros clave como variables con respecto a las dimensiones geométricas, mientras que los factores de seguridad se establecieron como restricciones para que el disco fuera viable. Se ha realizado un análisis de sensibilidad para estudiar los efectos de las variables sobre los factores de seguridad y el peso del disco. Se ha identificado que la anchura del agujero, la anchura del alma y el ángulo del agujero son los factores dominantes en cuanto a la optimización. Los resultados revelan que la anchura del agujero y la anchura del alma están positivamente relacionadas con los factores de seguridad a costa de aumentar el peso del disco. Por el contrario, los efectos del ángulo de perforación muestran la tendencia opuesta. Finalmente, el peso mínimo del disco alcanzado es de 15,2 kg con todos los factores de seguridad que cumplen los requisitos. Una vez finalizada la optimización de la forma del disco, se estimó la velocidad de rotura mediante tres métodos elaborados. Las comparaciones entre los resultados numéricos y los experimentales indican que el método de la tensión media es preciso cuando se elige adecuadamente el coeficiente de corrección. El método de la tensión y la deformación locales y el método de la inestabilidad plástica global también ofrecen una predicción precisa de la velocidad de ruptura con errores inferiores al 5%. También se puede concluir que la predicción de la rotura del alma en la dirección radial del disco coincide con los resultados experimentales.

• Materias:Automatización Aerodinámica Motores (Mecánica) Cinemática Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Automation Aerodynamics Engines Kinematics Aeronautical Engineering
• Palabras claves:factores de seguridad, peso del disco, velocidad de ruptura, ángulo de perforación, resultados experimentales, anchura del alma, métodos de tensión media, optimización de la forma del disco, optimización de la geometría del disco, métodos de inestabilidad plástica
• Keywords:safety factors, disc weight, burst speed, bore angle, experimental results, web width, means stress methods, disc shape optimization, disc geometry optimization, plastic instability methods