miércoles, 10 de abril de 2013

¿Cuánto aguanta mi estructura?


Como no estoy muy familiarizado con la resistencia de la madera de balsa, me propuse romper algo realizar un pequeño ensayo de resistencia para saber si la estructura aguantaba de sobra o no. 



El siguiente ala que voy a construir quiero hacerla con una estructura central con forma de viga en I, sobre la que se encajan los perfiles del ala. Es la forma más extendida: aguanta muy bien la flexión, y no es complicada de construir. 


Como va a tener unas dimensiones considerables y la madera disponible viene en chapas de 10x100 centímetros, por algún lado hay que cortar el ala.

Como la mayoría de los aviones se diseñan con cierto diedro ( las alas tienen cierto ángulo con respecto a la horizontal); lo más práctico y habitual es dividir el ala por la mitad, contruir dos mitades iguales y unirlas por el centro aprovechando para crear ese diedro.


Este punto central es muy crítico, es donde se concentra la mayor parte del esfuerzo que debe soportar la estructura del ala. Si a la concentración de esfuerzo le añadimos la unión de las dos mitades del ala, tenemos un punto más crítico todavía.

En la mayoría de los casos merece la pena añadir peso para reforzar este punto y construir solamente dos partes del ala. 




 
Voy a construir una muestra de la estructura central  y someterla al mismo esfuerzo de flexión que tendría en vuelo.

Como el avión será simétrico ( todo lo que los errores de construcción lo permitan) el centro de gravedad estará en el centro, y el peso se aplica ahí. La sustentación está distribuida por toda la longitud de las alas, pero se pueden asumir dos fuerzas (fuerzas azules) aplicadas en la mitad de cada semiala para simplificar.


Asumiendo un peso de 1kg ( para ir sobrado) y que mi mini-estructura medirá 9cm de ancho, mi mini-estructura deberá resistir 1'4 kg en su extremo.

Por simplicidad, la mini-estructura no está completa: el refuerzo central no está pegado, y no tiene las dos chapas de balsa que cubrirán tanto la parte superior como inferior. Esto significa que la estructura puede aguantar muchísimo más.

Vamos a romperla!!


 
El vídeo está un poco mal grabado y no muestra como queda el refuerzo central

En el vídeo llega a 1,4 momentáneamente, pero en una prueba anterior llegó hasta 1,6 sin deformación aparente. Pensaba tener resultados mucho peores y volver a repetirlo pegando el refuerzo central y añadiendo las chapas superior e inferior, pero viendo lo visto no hace falta.

Esta estructura aguantará de sobra cualquier carga que tenga en vuelo, por lo que pesará mucho más de lo que debería. Se podría reducir el grosor de alguna de las varillas por ejemplo.

De todas formas, por ahora no merece la pena hilar tan fino en el diseño porque no tengo la maña suficiente a la hora de construir.


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