Metodología de Confiabilidad Weibull para Elementos Mecánicos Basado en el Daño Acumulado Generado por Vibración Aleatoria
Fecha
2026-03-13
Autores
Hernández Ramos, María Magdalena
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Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
Esta investigación se centra en el análisis de elementos mecánicos sujetos a vibración aleatoria para determinar su confiabilidad. La determinación de la confiabilidad del elemento mecánico es necesaria dado que la vibración aleatoria se comporta de manera no predecible, lo que hace difícil usar los modelos actuales de relación vida esfuerzo para determinar la confiabilidad del elemento. Así, en esta investigación usamos la distribución Weibull para realizar el análisis de confiabilidad, el cual está basado en el daño acumulado generado por vibración.
Con el paso del tiempo, se han creado varios modelos de daño por fatiga para mejorar la exactitud en la predicción de la vida útil de los elementos mecánicos. Tales como la regla de Miner y el modelo de daño no lineal. Debido a que la Regla de Miner, se basa en el supuesto de que la resistencia a la fatiga se ve afectada de manera lineal por la vibración, este método se considera ineficiente para modelar el efecto de la vibración. Así, debido a que el comportamiento de la vibración es no lineal, han sido desarrollados una amplia gama de modelos no lineales tales como el modelo de curva de daño presentado por el Dr. Barraza. Este modelo de curva de daño es el que se tomó en esta investigación como base para la determinación del daño acumulado generado por vibración aleatoria.
De esa manera, aunque el daño ya se acumula de manera eficiente, debido a que la confiabilidad del elemento mecánico sigue siendo desconocida, en esta investigación el daño acumulado por bloques hasta D=1, fue utilizado en la distribución Weibull para determinar en base a el daño, la confiabilidad del elemento mecánico y la confiabilidad de cada bloque. Así, la contribución de esta investigación consiste en; a) la metodología desarrollada para determinar la familia Weibull que representa a la vibración y la familia Weibull que representa a la resistencia del material del elemento mecánico. b) en el uso del coeficiente de fatiga de la curva S-N para relacionar los efectos de la vibración con la resistencia a través del parámetro de forma Weibull, y finalmente c) en la determinación de un parámetro de forma Weibull común a la familia Weibull de la vibración y a la familia Weibull de la resistencia.
Así, la metodología desarrollada es aplicada a un caso prácticos donde se detalla y valida su aplicación numérica.
Descripción
Palabras clave
Distribución Weibull, confiabilidad, elementos mecánicos, vibración aleatoria, fatiga.