DESING PARAMETRIC

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desing parametric

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  • CAPTULO 8

    Diseo Paramtrico

    OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

    Cuando haya completado este captulo usted ser capaz de

    Describir la fase de diseo de informacin entradas / salidas

    Especificar parmetros de evaluacin solucin

    Identificar y caracterizar las variables de diseo

    Establecer restricciones explcitas e implcitas

    Seleccionar y utilizar mtodos para analizar diseos alternativos

    Elaborar hojas de clculo paramtricas para refinar diseos

    Caracterizar y evaluar la satisfaccin total del cliente

    Explicar el diseo para la robustez

    8.1 INTRODUCCIN

    Diseo paramtrico incluye una serie de procesos de toma de decisiones, al igual que las otras fases

    de diseo. Los procesos utilizan la informacin (entrada) de las fases previas para llegar a decisiones

    lgicas (de salida). Lo que hace que el diseo paramtrico especial y particularmente difcil es que

    vamos a emplear mtodos analticos y experimentales para predecir y evaluar el comportamiento

    de cada uno de los candidatos de diseo para tomar estas decisiones. Vamos a examinar los tipos

    de informacin de entrada y salida que vamos a procesar como tomamos nuestras decisiones en las

    distintas fases de diseo.

    8.1.1 Flujo de Informacin en las fases de diseo

    Al recordar las fases de diseo, como se muestra en la Figura 8.1. informacin sobre las necesidades

    de los clientes se procesa en la fase de formulacin lo general resulta en una lista de los requisitos

    del cliente. / funciones del producto, la importancia de cada una, una lista de caractersticas de

    ingeniera que describen cuantitativamente lo bien que se llevan a cabo las funciones, una

    especificacin de diseo de ingeniera de detalle , e idealmente, un diagrama de Casa de la Calidad

  • Del mismo modo, usamos esa informacin como insumo para la fase de diseo configuracin, en la

    que tomamos decisiones sobre la arquitectura del producto para decidir qu partes deben ser

    objetivo estndar o especial. Luego determinamos partes para fines especiales caractersticas

    geomtricas, su disposicin y / o conectividad y sus dimensiones relativas. Y establecemos una lista

    de atributos o variables que necesitaremos valores para. Y para sartenes estndar, seleccionamos

    el tipo especfico y atributos que necesitaremos valores para.

    En la fase de diseo paramtrico, determinamos los valores de esos atributos, normalmente

    llamados variables de diseo. Estos por lo general se refieren a tamaos especficos, longitudes,

    radios, dimetros, tipos de materiales, y los requisitos del proceso de fabricacin. Cada conjunto de

    valores de las variables de diseo se llama un candidato de diseo. Podemos predecir el desempeo

    de los candidatos alternativos que utilizan mtodos de anlisis y / o mtodos experimentales. Si la

    actuacin de los candidatos satisface todas las restricciones de diseo, les llaman diseos factibles.

    Luego evaluamos los diseos posibles para determinar cul de ellos es el mejor.

    Por ltimo, durante la fase de diseo de detalle. Completamos las decisiones restantes, resultando

    en productos integral especificaciones, dibujos, especificaciones de fabricacin, pruebas de

    rendimiento, y listas de materiales. A continuacin, se examina el diseo paramtrico de un perno

    de brida simple.

    8.1.2 Diseo paramtrico: Tubo Brida Tornillo Ejemplo

    En una planta petroqumica, ocho pernos se utilizan para sujetar una tubera de agua de

    enfriamiento a la brida de entrada de una vasija de reactor qumico de alta presin. El sistema de

    tuberas se somete una presin de trabajo de 1.000 psi. Las bridas sern sometidas a temperaturas

    de hasta 250 F. Se requerir que cada perno para soportar una sobrecarga de diseo de 4,000

    libras, que es cuatro veces la carga de operacin tpica de 1,000 libras. La compaa ha sugerido un

    perno de cabeza hexagonal estndar. Se muestra en la Figura 8.2. Algunas de las variables de diseo

    para pernos son: dimetro del perno: 1, longitud total L. nmero de hilos por pulgada, y el tipo de

    material. Supongamos que para este ejemplo. Se nos ha pedido para determinar el dimetro del

    perno solamente. La funcin principal de un perno es para sujetar piezas juntas para que coche. Ser

    desmontado carta para mantenimiento o reparacin. Como se aprieta el perno, se desarrolla una

    fuerza de traccin sobre su longitud agarre. Cuanto mayor sea la fuerza. Mejor es la accin de

    sujecin. Tambin. Ya que la cabeza del perno en consecuencia desarrolla fuerzas de friccin

    superiores. Hay una resistencia mejorada a aflojar.

  • Sin embargo, un perno puede dejar de funcionar en un nmero de maneras, incluyendo:

    (1) La cabeza del perno se desenrosque durante el apriete, (2) las roscas de los pernos puede

    quitarse, y (3) el perno puede experimentar endurecimiento excesivo o cargas operativas excesivas

    que se alarga o se desgarra de forma permanente.

    Vamos a considerar slo el ltimo modo de fallo para este ejemplo. La capacidad de un perno para

    resistir la fuerza de traccin sin un alargamiento permanente medible o "set" se llama la carga de

    prueba Fp. y es directamente proporcional al rea de la seccin transversal A del perno y Sp

    resistencia de prueba del material, por la relacin:F P = A* Sp (8.1)

    La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) ha categorizado fortalezas prueba de materiales de

    los pernos como los grados 1-9, y con la potencia que van desde 33.000 a 120.000 psi psi,

    respectivamente. Supongamos que seleccionamos un material de grado 5, cuya tensin de prueba

    es 85,000 psi.

    Por lo tanto, para este problema de diseo, debemos disear el perno suficientemente fuerte como

    para tener una carga de prueba que es mayor que el 4000 (lbf.) Carga de diseo. Esta es una

    limitacin para este problema. En consecuencia, tenemos que encontrar un rea y, por lo tanto, el

    dimetro tal que:

    Fp 2 4000 lbs (8.2)

    Mediante la sustitucin de la ecuacin (8.1) en la ecuacin de restriccin (8.2), obtenemos:

    A*Sp 2 4000 lbs (8.3)

    Nos encontramos con que la prueba de que la restriccin de carga puede ser satisfecha si el rea:

    A 4 000

    (8.4)

    A 4 000

    85 000(

    2) (8.5)

    A 0.047 2 (8.6)

    Y desde el rea de la seccin transversal est relacionado con el dimetro d como:

    A = 2

    4 (8.7)

    Sustitucin, encontramos que 2

    4 0.047 2 (8.8)

    Y adems, que 20.0474

    = 0.05982 (8.9)

    d0.245 2 (8.10)

  • El dimetro calculado se redondea hasta el tamao nominal de 0,25 pulg., De manera que un

    tamao estndar se poda comprar.

    Como se muestra en la Figura 8.3, a medida que aumenta el dimetro, los aumentos de carga de

    prueba calculados de forma exponencial. La carga de prueba requerida est restringido a ser igual

    o mayor que 4,000 (libras.) Y se muestra como una lnea horizontal. El dimetro mnimo factible se

    muestra como la lnea discontinua en 0.245 (in.) Y, por lo tanto, satisface la restriccin. Seleccin de

    un dimetro mayor que 0.245 (in.) Mejorara la seguridad y la fiabilidad del diseo y poda ser

    considerado en el diseo final.

    Este problema de diseo paramtrico es bastante simple, ya que slo tenemos una restriccin de

    gobierno diseado plomo de ensayos debe ser mayor que 4000 (lbs.) Y una relacin algebraica para

    sustituir el rea de una seccin transversal circular. Por lo tanto, podemos resolver directamente

    para el dimetro que satisface la restriccin. No hay necesidad de iterar. Algunos ingenieros llaman

    a este tipo de anlisis del problema inverso, ya que podemos reorganizar una ecuacin de anlisis

    (s) para hallar el valor no-conocido. Las relaciones analticas a menudo se derivan de experimento

    como la funcin = f (forma]. Al invertir la ecuacin de anlisis nos encontramos forma = f (funcin).

    FIGURA 8.3 perno de brida carga de prueba frente dimetro.

    El diseo paramtrico de la mayora de las partes mecnicas es mucho ms difcil. Vamos a examinar

    el proceso general de averiguar cmo podemos ser ms sistemtica, y con ello completar mejores

    diseos con menos esfuerzo.

    8.2 PASOS EN DISEO PARAMTRICO SISTEMTICA

    Diseo paramtrico sistemtica tiene cinco etapas principales, como se muestra en la Figura 8.4:

  • Paso 1: Formular el problema de diseo paramtrico.

    Paso 2: Generar alternativas de diseo.

    Paso 3: Analizar/predecir el rendimiento de las alternativas.

    Paso 4: Evaluar el desempeo de las alternativas.

    Paso 5: optimizarrefinar.

    Paso 1. Formular el problema. Ingenieros en ejercicio a menudo comentan que pasan del 40-50 por

    ciento de su tiempo a la recopilacin de datos adecuado, aclarando detalles importantes, teniendo

    en cuenta diferentes anlisis analticos y experimentales, y luego planear cmo va a completar un

    proyecto. Todas estas actividades se relacionan con la formulacin del problema. Al comenzar un

    problema de diseo paramtrico, tenemos que familiarizarnos con los parmetros del problema y

    tambin planear maneras completan el diseo.

  • Solucin Los parmetros de evaluacin (SEP). Mediante la revisin de la Casa de la carta de calidad

    y el diseo de ingeniera especificac