Análisis de ruta de carga
El análisis de trayectoria de carga es una técnica de ingeniería mecánica y estructural que se utiliza para determinar la trayectoria de la tensión máxima en un miembro que soporta una carga no uniforme en respuesta a una carga aplicada. El análisis de trayectoria de carga se puede utilizar para minimizar el material necesario en el elemento de carga para soportar la carga de diseño.
El análisis de la ruta de carga se puede realizar utilizando el concepto de un índice de transferencia de carga, U*. [1] [2] [3] [4] En una estructura, la parte principal de la carga se transfiere a través de la ruta más rígida. El índice U* representa la rigidez interna de cada punto dentro de la estructura. En consecuencia, la línea que conecta los valores U* más altos es la ruta de carga principal. En otras palabras, la ruta de carga principal es la línea de cresta de la distribución U* (contorno) [1] Este método de análisis ha sido verificado en experimentación física. [3]
En una estructura, la parte principal de la carga se transfiere a través de la ruta más rígida. El índice U* representa la rigidez interna de cada punto dentro de la estructura. En consecuencia, la línea que conecta los valores U* más altos es la ruta de carga principal. En otras palabras, la ruta de carga principal es la línea de cresta de la distribución U* (contorno). [1] La teoría del índice U* ha sido validada a través de dos experimentos físicos diferentes. [3]
Dado que el índice U* predice las trayectorias de carga en función de la rigidez estructural, no se ve afectado por los problemas de concentración de tensiones. El análisis de transferencia de carga utilizando el índice U* es un nuevo paradigma de diseño para el diseño estructural de vehículos. [4] Se ha aplicado en el análisis y optimización del diseño por parte de fabricantes de automóviles como Honda y Nissan .
En la imagen de la derecha, un miembro estructural con un orificio central se coloca bajo tensión de carga. La figura (a) muestra la distribución U* y las trayectorias de carga resultantes, mientras que la figura (b) es la distribución de tensiones de von Mises . Como se puede ver en la figura (b), se pueden observar esfuerzos más altos en la vecindad del agujero. Sin embargo, no es razonable concluir que la carga principal pasa por esa área con concentración de esfuerzos porque el orificio (que no tiene material) no es importante para transportar la carga. La concentración de tensiones causada por las singularidades estructurales como un agujero o una muesca dificulta el análisis de la transferencia de carga.
