Amortiguamiento magnético

Todo sistema físico se puede analizar a través de los parámetros fundamentales masa, rigidez y amortiguamiento con otros ya sea que estén diseñados para cumplan un fin similar o no, todo comportamiento dinámico característico se define a través de sus parámetros modales: modos, frecuencias naturales de vibración y amortiguamientos modales. También es bien sabido que, todo sistema al ser excitado por la acción de un esfuerzo externo variable que actúa con una frecuencia característica cercana a una de sus frecuencias naturales, la respuesta del sistema, la amplitud de las vibraciones resultantes, crecerá de forma exponencial pudiendo llegar al colapso. 

La respuesta dinámica del amortiguador se desarrolla en un entorno diseñado para generar y mostrar los elementos finitos, con estos datos se analizan una serie de gráficas que muestran la variación en la magnitud del esfuerzo aplicado por unidad de cambio de tiempo y el desplazamiento como una función directamente proporcional a la variación del momentum lineal;

El diseño, cálculo, ensayo y validación de un amortiguador magnético emplea el concepto de variación del periodo dominante de una onda elástica, al alterar la velocidad de propagación de una perturbación que se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea la unidad de amortiguación, cuyo diseño busca minimizar los efectos producidos por la primera resonancia, así como minimizar el proceso de transmisión de las oscilaciones de un punto a otro, el cual es característico no solo de los medios elásticos, sino también del propio campo electromagnético.

Posteriormente, técnicas de análisis modal, se obtiene la respuesta del sistema con el amortiguador y sin él, así como con diferentes variantes constructivas buscando conseguir un comportamiento óptimo.

Analisis estatico. 

El análisis estático lineal permite calcular no solo un diseño simplemente adecuado que responda con relativa eficiencia a los desplazamientos, las deformaciones unitarias, las tensiones y brinde la mayor capacidad de reacción al efecto de cargas aplicadas. 

El análisis de la tensión máxima que la estructura elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes por la acción de esfuerzos superiores a su límite de ruptura, permite determinar el tipo de deformaciones que experimenta la estructura y los modos de transmisión de las cargas a través del sólido. Las cargas externas inducen fuerzas internas y reacciones que cambian de manera constante el estado de equilibrio del cuerpo.

El analisis se centra en determinar una estructura geometricamente simple compuesta por dos carcasas de un material elastomerico aislante, se inscriben sendos electro imanes, encarados por polos iguales, tratando de generar el máximo efecto de repulsión, teniendo en cuenta que las fuerzas repulsivas más significativas que pueden existir entre las partículas sólidas de una suspensión, son las que derivan de la existencia de la doble capa eléctrica. Todas las partículas sólidas de una suspensión son de la misma naturaleza, luego si se produce una absorción de iones y se genera una doble capa eléctrica alrededor de cada partícula, cada una de ellas tendrá una carga eléctrica del mismo signo. Esta carga, de acuerdo a la ley de Coulomb, generará una fuerza repulsiva entre todas y cada una de las partículas tendiendo, en consecuencia, a mantenerlas separadas. .

Dispone de dos estructuras elasticas, que siven para la sustentación y agarre de los imanes y también como punto de union entre el soporte y los electroimanes, regulando ademas la presión del campo electromagnético creado por un sistema de solenoides, provocando el movimiento ascendente y descendente de los émbolos, según desarrollemos la fuerza de empuje en cada uno de los extremos de los mismos.

Suposición estática

Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. Este límite permite una simple evaluación del estado de tensiones que afectan el estado de reposo de la estructura al ser sometidas a un conjunto de esfuerzos constantes en el tiempo. Esta aproximación; marca,  el paso del campo elástico a la zona de fluencia.
1. F₁ son las fuerzas nodales directamente aplicadas en los nodos.
2. u_i son los desplazamientos nodales relativos.
3. k_i son las rigideces correspondientes a cada elemento
El cambio gradual en la geometria de la estructura obedece a la existencia de un campo de fuerzas conservativo, cuya configuración esta determinada para disipar la tensión máxima que puede soportar el material elastoplástico, sin sufrir deformaciones permanentes; bajo la suposición que todas las cargas se aplican de manera lenta y gradual hasta que alcanzan su maxima magnitud, permaneciendo constantes en el tiempo. asi es posible ignorar las fuerzas inerciales y la respuesta del respuesta elactica del amortiguador, y no considerar el efecto de las pequeñas aceleraciones y velocidades de baja frecuencia,

Paso 1. Creación del sólido tridimensional.

El empleo de tecnologıas para el analisis y diseno de estructuras mecanicas, requieren el calculo con precision de sus principales caracterısticas, como consecuencia de esta discretizacion se obtiene un conjunto de ecuaciones algebraicas, en las que el numero de incognitas dependera como se realice el proceso de mallado. Existen muchas formas de elegir este conjunto de funciones que forman una base vectorial sobre la que se aproxima la solucion aproximada del problema.

El primer paso es construir un modelo simple de la estructura donde se replican de la manera mas simple las características geomertricas de la estructura, esta herramienta facilita la correcta identificación de las propiedades en un entorno de simulacion asistida por ordenador donde se analiza el diseño, ensamblaje y respuesta de la estructural considerando distintas condiciones usando, materiales, cargas y restricciones o condiciones de contorno y, a continuación, visualizar los resultados, 

1. NetGen. Generador autom´atico de malla tetra´edrica en 3D. La geometr´ıa del problema se introduce a partir de un fichero con una estructura determinada. Gracias a la capacidad que tiene de crear mallados mediante tetraedros se utiliza para discretizar el dominio en problemas que se resolver mediante el metodo de los Elementos Finitos

. Gmsh. Es un generador de malla de elementos finitos en 3D. Dispone adem´as de un m´odulo de post-proceso. El objetivo de Gmsh es proporcionar ua herramienta de mallado r´apida, de uso f´acil y con capacidades avanzadas de visualizaci´on. Gmsh se basa en cuatro m´odulos: geometr´ıa, malla, solucionador y post-procesamiento. La especificaci´on de cualquier entrada a estos m´odulos se realiza de forma interactiva mediante la interfaz gr´afica de usuario o en archivos de texto ASCII

Diseño y analisis

Diseñar un amortiguador inteligente capaz de tomar la desicion  emplea los sistemas de amortiguacion deben ser capaces de tomar decisión respecto de si aislar la fuente perturbadora o aislar el elemento que se ve alteradoa la carga que deben soportar, sino ademas ser lo suficientemente fuertes para responder al conjunto de esfuerzos externos actúantes sin que se produzcan deformaciones permanentes. lo cual les otorga las caracteristicas de una elevada elásticidad, que permita minimizar la transmicion de vibraciones de alta y baja frecuencia. Esta elasticidad en los elementos de unión produce una serie de oscilaciones de intensidad decreciente que no cesan hasta que se ha devuelto la energía absorbida, lo que coincide con la posición de equilibrio de la estructura; dichas oscilaciones deben ser amortiguadas hasta un nivel razonable que no ocasione molestias a los usuarios del vehículo. La experiencia demuestra que el margen de comodidad para una persona es de 1 a 2 oscilaciones por segundo; una cifra superior excita el sistema nervioso, aunque tampoco conviene bajar el valor mínimo porque se favorece el mareo. 

El analisis en elementos finitos de la carga torsional, supone una estructura soportada en ambos extremos por medio de uniones atornilladas y que es cargada por dos pares de fuerzas iguales y opuestas.
Cada par de fuerzas forma es igual al igual al producto de las fuerzas multiplicada por la distancia perpendicular entre las líneas de acción de las fuerza se representa asume como un vector en forma de una flecha de cabeza sencilla.

Soporte

Cuando modifique el modelo o introduzca diversos datos para la simulación, puede ser necesario actualizar la malla u otros parámetros del análisis. Un icono de relámpago de color rojo situado junto al nodo de navegador indica las áreas que necesitan actualizarse. Pulse con el botón derecho en el nodo y, a continuación, pulse Actualizar para actualizarlas con respecto a las modificaciones. Para el nodo Resultados, ejecute el comando Simular para actualizar los resultados.

Este conjunto, cuya disposición queda reflejada en la vista seccionada  de la figura, queda dispuesto para realizar la función de amortiguación y suspensión de objetos pesados, siendo útil su aplicación en la industria sí como en la industria de maquinaria pesada.

>