Descripción y contextualización de la asignatura

Esta asignatura es común al Máster Profesional de Ingeniería Industrial de esta Universidad. La asignatura tiene como objetivo dotar al alumno de los contenidos teóricos y prácticos necesarios para afrontar el análisis, diseño y mantenimiento de sistemas con comportamiento vibratorio relevante. Se hace una descripción completa de los distintos problemas que pueden aparecer, incluyendo vibraciones forzadas y autoexcitadas, en distinto grado de complejidad. Se estudian los diversos métodos de análisis dinámico de sistemas mecánicos. Se hace también una exposición completa sobre el análisis dinámico avanzado de sistemas mecánicos mediante elementos finitos. Se estudian problemas vibratorios y de inestabilidades en elementos de máquinas.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Predecir el comportamiento de sistemas mecánicos ante solicitaciones dinámicas

Plantear soluciones a los problemas dinámicos en sistemas estructurales

Determinar las causas de un problema de vibraciones

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La calificación en la convocatoria ordinaria se hace mediante examen, cuya nota se puede complementar con los trabajos propuestos durante la impartición de la asignatura. La renuncia es automática al no presentarse al exámen.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Mismo procedimiento que en ordinaria.

Temario

1 Dinámica de sistemas mecánicos y diseño de máquinas.

1.1 Dinámica estructural y fatiga en análisis resistente

1.2 Métodos teóricos y experimentales

1.3 Aspectos probabilísticos en diseño de máquinas

2 Vibraciones en sistemas continuos

2.1 Ecuación de la dinámica estructural en sistemas continuos

2.2 Vibraciones longitudinales de una viga de sección uniforme

2.3 Vibraciones torsionales de una viga delgada de sección uniforme

2.4 Vibración transversal de una viga delgada de sección uniforme

3 Modelos discretos de sistemas continuos

3.1 Obtención de los parámetros dinámicos equivalentes

3.2 Forma general de la ecuación del movimiento

3.3 Comportamiento del modelo de un grado de libertad. Vibración libre

3.4 Comportamiento del modelo de un grado de libertad. Vibración forzada

4 Vibraciones autoexcitadas

4.1 Vibraciones autoexcitadas. Inestabilidades estáticas y dinámicas

4.2 Inestabilidades aeroelásticas

4.3 Variación del rozamiento con la velocidad

4.4 Stick-Slip

5 Introducción a la dinámica estructural mediante elementos finitos

5.1 Introducción

5.2 Planteamiento de la ecuación general de equilibrio dinámico

5.3 Métodos de integración directa

5.4 Variaciones del incremento de tiempo

5.5 Integración en sistemas no lineales

5.6 Análisis de estabilidad

5.7 Matrices de masa consistentes y concentradas

5.8 Condiciones de contorno en análisis dinámico

5.9 El proceso de análisis dinámico

6 Vibraciones libres no amortiguadas mediante elementos finitos: el problema de modos y

frecuencias

6.1 Introducción

6.2 Planteamiento de la solución analítica de las ecuaciones

6.3 Valores y vectores propios

6.4 Solución analítica de las ecuaciones

6.5 Proceso de solución de las vibraciones libres no amortiguadas

6.6 Ejemplos prácticos de solución de vibraciones libres no amortiguadas

6.7 Superposición modal truncada

6.8 Consideraciones generales sobre el mallado

6.9 Correlación entre análisis modal experimental y análisis por elementos finitos

7 Análisis de la respuesta forzada mediante elementos finitos

7.1 Introducción

7.2 Caracterización de las fuerzas

7.3 Superposición modal truncada en respuesta forzada

7.4 Amortiguamiento

7.5 Obtención de la matriz de amortiguamiento

7.6 Solución analítica: Método de Horty-Rubinstein

8 Introducción a la rotordinámica

8.1 Inestabilidades simples en ejes giratorios

8.2 Modelo matemático de rotor isotrópico con dos modos laterales

8.3 Respuesta libre del rotor

8.4 Desplazamiento estático del rotor

8.5 Respuesta a una fuerza rotativa asíncrona

8.6 Excitación unidireccional armónica asíncrona

Bibliografía

Bibliografía básica

1. Avilés, R.; Elementos finitos para el análisis y diseño de sistemas mecánicos. Parte II: problemas estáticos lineales. Sección de Publicaciones de la Escuela Superior de Ingenieros de Bilbao, Universidad del País Vasco (E), 2002.

2. Avilés, R..; Elementos finitos para el análisis y diseño de sistemas mecánicos. Parte III: problemas dinámicos. Sección de Publicaciones de la Escuela Superior de Ingenieros de Bilbao, Universidad del País Vasco (E), 2002.

3. Avilés, R.; Análisis de Fatiga en Máquinas. Thomson, 2005.Muszynska, A. Rotordynamics. CRC Press (Taylor & Francis)

4. Tobías, S. A; Vibraciones en máquinas-herramienta, Urmo, 1972.

Avilés, R. Métodos de análisis para diseño mecánico, Departamento de Publicaciones Escuela Superior de Ingenieros, 2003.

5. Fernández de Bustos, I.Aguirrebeitia, J. Vallejo, J. Comportamiento Dinámico de Máquinas. Departamento de Publicaciones Escuela Superior de Ingenieros, 2011.

Bibliografía de profundización

1. Rothbart, H.A.; Mechanical design & systems handbook 2a Ed.. Mc Graw Hill, (USA), 1985.



2. Juvinall, R.C.; Fundamentals of machine component design. John Wiley & Sons, (USA), 1983.



3. Shigley, J.E.; Mischke, C.R.; Diseño en ingeniería mecánica, 5ª Ed. Mc Graw Hill, (Mex) 1990.



4. Mott, R.L.; Diseño de elementos de máquinas, 2ª Ed.. Prentice may, (Mex), 1992.



5. Edwards, K,S, Jr.; McKee, R.B.; Fundamentals of mechanical component design. Mac Graw Hill, (USA), 1991.



6. SAE.; Fatigue design handbook. Society of Automotive Engineers, (USA), 1988.



7. Marsh, K.J. (Ed.).; Full-scale fatigue testing of components and structures. Butterworths, 1988.



8. Nashif, A.D.; Jones, D.I.G.; Henderson, J.P.; Vibration damping. Wiley Interscience, 1985.



9. Newland, D.E.; An introduction to random vibrations and spectral analysis. Longman Group Ltd. 1975.



10. Ewins D.J. Modal Testing-theory and practice John Wiley & Sons

Revistas

- FINITE ELEMENTS IN ANALYSIS AND DESIGN



- MECHANISM AND MACHINE THEORY



- AIAA JOURNAL



- COMPUTERS AND STRUCTURES



- I.J. SOUND AND VIBRATION

Enlaces

- http://sites.google.com/site/admbilbao/



- http://es.rs-online.com/web/



- https://www.efatigue.com/fatiguecalc.html



- http://www.matweb.com/



- http://www.geva-adlershof.de/



- http://www.rolls-royce.com/



- http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/505649/description#description



- http://www.aiaa.org/content.cfm?pageid=322&lupubid