Diseño y Optimización del Timón de un Surcador Aplicando Elemento Finito y Templado Simulado
DOI:
https://doi.org/10.20983/culcyt.2021.3.2.3Keywords:
simulación, diseño estructural, elemento finito, optimizaciónAbstract
En este trabajo se propone el diseño y la optimización del timón de un surcador. El objetivo principal es diseñar el elemento con una adecuada resistencia estructural y características geométricas que permitan la reducción de su masa sin comprometer su resistencia. El diseño del surcador se realizó en un paquete de CAD tomando como referencia dimensiones de implementos similares. En primera instancia, un estudio teórico-numérico del estado de esfuerzo normal del diseño inicial del surcador sometido a carga se llevó a cabo. El análisis de resultados mostró una alta correlación (R2) entre los obtenidos numéricamente en comparación con los teóricos. Posteriormente, el proceso de optimización del timón se realizó empleando dos metodologías distintas: 1) un Diseño Central Compuesto (DCC) en combinación con Metodología de Superficie de Respuesta (MSR), métodos de exploración integrados en el software de elemento finito; y 2) el método de optimización de Templado Simulado (TS). Ambas metodologías ofrecen resultados similares logrando una reducción de masa de hasta 25 % respecto al diseño inicial.
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References
M. W. Barreiro, “Evaluación de tecnologías de preparación de suelos con tracción animal”, Revista Ingeniería Agrícola, vol. 6, no. 1, pp. 9-13, 2017.
E. Mamman y K. C. Oni, “Draught performance of a range of model chisel furrowers”, Agric. Eng. Int.: CIGR J., vol. VII, 2005.
F. A. Medeiros, A. V. d. Reis, A. L. T. Machado, R. L. T. Machado y G. Stefanello, “Use of walking tractor powered rotary tiller in no-tillage system”, Revista Ciência Agronômica, vol. 46, no. 1, pp. 54-63, 2015, doi: 10.1590/S1806-66902015000100007.
M. Barzegar, S. Hashemi, H. Nazokdast y R. Karimi, “Evaluating the draft force and soil-tool adhesion of a UHMW-PE coated furrower”, Soil Tillage Res., vol. 163, pp. 160-167, 2016, doi: 10.1016/j.still.2016.05.016.
S. Singh, A. Tripathi y A. K. Singh, “Performance evaluation of furrow openers for sugarcane planting in sub-tropical India”, Agric. Eng. Int.: CIGR J., vol. 20, no. 1, pp. 56-62, 2018, https://cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/4040/2693.
R. Jakasania, A. Vadher y R. Yadav, “Structural analysis of parabolic type subsoiler using CAD software”, Int. j. sci. environ., vol. 5, no. 5, pp. 3415-3422, 2016, https://www.ijset.net/journal/1323.pdf.
A. Kadam y N. Chhapkhane, “Design and analysis of subsoiler”, Int. j. modern trends eng. sci., vol. 4, no. 1, pp. 11-14, 2017.
A. Jahanbakhshi y K. Heidarbeigi, “Simulation and mechanical stress analysis of the lower link arm of a tractor using finite element method”, J Fail. Anal. and Preven., vol. 19, no. 6, pp. 1666-1672, 2019, doi: 10.1007/s11668-019-00763-2.
A. Saldaña-Robles, A. Bustos-Gaytán, J. Diosdado- De la Peña, A. Saldaña-Robles, V. Alcántar-Camarena, A. Balvantín-García y N. Saldaña-Robles, “Structural design of an agricultural backhoe using TA, FEA, RSM and ANN”, Comput Electron Agric, vol. 172, pp. 105278, 2020, doi: 10.1016/j.compag.2020.105278.
J. E. Shigley, Shigley’s mechanical engineering design. McGraw-Hill Education, 2011.
L. C. Ríos y E. Roncancio, “Análisis y desarrollo de un programa de selección rápida de factores de seguridad, para diseño de elementos mecánicos”, Scientia et technica, vol. 1, no. 1, pp. 255-260, 2007.
MatWeb®, “MatWeb Property data”. Matbew.com. http://www.matweb.com/index.aspx (consultada febrero 10, 2021).
J. P. Maran y S. Manikandan, “Response surface modeling and optimization of process parameters for aqueous extraction of pigments from prickly pear (Opuntia ficus-indica) fruit”, Dyes and Pigments, vol. 95, no. 3, pp. 465-472, 2012, doi: 10.1016/j.dyepig.2012.06.007.
F. Crimins, “Numerical recipes in C++: The art of scientific computing”, Appl Biochem Biotechnol, vol. 104, no. 1, p. 95, 2003, doi: 10.1007/s12010-003-0001-6.
S. Ledesma, G. Aviña-Cervantes y R. Sanchez, “Practical considerations for simulated annealing implementation”, en Simulated annealing, C. M. Tan, Ed., IntertechOpen, 2008, cap. 20, pp. 401-420.
Wintempla. (2021), S. Ledesma. (Consultado marzo 3, 2021). [En línea]. Disponible: http://www.sintesis.ugto.mx
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