Diseño y construcción de un banco de trabajo didáctico para ensayos destructivos de ejes  escalonados sometidos a cargas combinadas

Nicolas Fernando Barrios Rueda; Brayan Alexander Neira Prada

Diseño y construcción de un banco de trabajo didáctico para ensayos destructivos de ejes escalonados sometidos a cargas combinadas

dc.contributor.advisor	Jaimes Rolon, Ricardo Alfonso
dc.contributor.author	Nicolas Fernando Barrios Rueda
dc.contributor.author	Brayan Alexander Neira Prada
dc.contributor.evaluator	Villegas Bermudez, Diego Fernando
dc.contributor.evaluator	Gonzalez Estrada, Octavio Andres
dc.date.accessioned	2023-11-01T15:27:15Z
dc.date.available	2023-11-01T15:27:15Z
dc.date.created	2023-10-30
dc.date.embargoEnd	2025-03-30
dc.date.issued	2023-10-30
dc.description.abstract	El objeto del presente trabajo de grado es contribuir con la misión de la de la Universidad Industrial de Santander de formar profesionales con habilidades en investigación e innovación, para ello, se diseñó y construyó un banco didáctico destinado a realizar ensayos en ejes escalonados sometidos a cargas combinadas de flexión rotativa y torsión, estos ejes son propensos a la fatiga debido a las zonas de transición entre los escalones que actúan como concentradores de tensiones, el banco de ensayos sigue pautas de la norma ASTM E 606/E606M-21 en cuanto a dimensiones de probetas y metodología. Este banco incluye la creación de guías de laboratorio para su utilización y tiene la capacidad de evaluar ejes con diversos diámetros y aplicar hasta 8 N*m de torsión y 2000 N de flexión a 1810 RPM. La carga de flexión se logra mediante tornillos de potencia, mientras que la carga de torsión se genera con un freno de disco. El sistema de flexión-torsión se desplaza sobre guías de 3⁄4”, y todos los datos se registran mediante un sistema de sensores controlado por un microcontrolador Arduino Uno. Se seleccionó el aluminio 6061-T6 para las probetas, y considerando su curva S-N, se estimó su vida en ciclos mediante análisis de elementos finitos; se realizaron 12 pruebas siguiendo el manual STP-588, lo que resultó en un error del 19,43% en comparación con los valores teóricos, lo que indica la efectividad del banco como una herramienta de enseñanza que permite una simulación precisa de la realidad.
dc.description.abstractenglish	The purpose of this thesis is to contribute to the mission of the Industrial University of Santander, which is to educate professionals with research and innovation skills. To achieve this goal, a didactic bench was designed and constructed for conducting tests on stepped axles subjected to combined rotary bending and torsion loads. These axles are susceptible to fatigue due to stress concentration areas at the transition zones between the steps. The test bench adheres to the dimensional and methodological guidelines outlined in ASTM E 606/E606M-21 for test specimens. This bench includes the development of laboratory guides for practical use and is equipped to assess shafts with varying diameters. It can apply torque of up to 8 N*m and bending forces of 2000 N at 1810 RPM. Bending force is applied using power screws, while torsional load is induced through a disc brake. The combined bending-torsion system moves along 3⁄4-inch guides, and all data is recorded by a sensor system controlled by an Arduino Uno microcontroller. For the test specimens, 6061-T6 aluminum was chosen, and its fatigue life in cycles was estimated using finite element analysis in accordance with its S-N curve. A total of 12 tests were conducted following the procedures outlined in the STP-588 manual, resulting in an error of 19,43% when compared to theoretical values. This demonstrates the effectiveness of the bench as an educational tool that accurately simulates real-world conditions.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15085
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Banco didáctico
dc.subject	Eje
dc.subject	diseño mecánico
dc.subject	Ensayos destructivos
dc.subject	Carga combinadas
dc.subject	ciclo de vida
dc.subject	CAD.
dc.subject.keyword	Didactic bench
dc.subject.keyword	Shaft
dc.subject.keyword	Mechanical design
dc.subject.keyword	Destructive testing
dc.subject.keyword	lifecycle
dc.subject.keyword	combined load
dc.subject.keyword	CAD
dc.title	Diseño y construcción de un banco de trabajo didáctico para ensayos destructivos de ejes escalonados sometidos a cargas combinadas
dc.title.english	Design and construction of a didactic workbench for destructive testing of stepped shafts subjects to combined load
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado