Análisis estático y a fatiga de un piolet de escalada por elementos finitos

Abstract

En este trabajo se realiza un análisis mecánico resistente de un piolet de escalada aún inexistente en el mercado, validando y optimizando ciertos aspectos de su diseño, a modo de trabajo previo a su fabricación. El piolet es una herramienta muy frecuentemente utilizada en la montaña para progresar por terreno técnico invernal, así como en la escalada en hielo y terreno mixto. Se trata de un elemento sometido a grandes esfuerzos en comparación con su tamaño. Por lo tanto, un correcto diseño que otorgue ligereza, funcionalidad y seguridad al escalador hacen de éste una tarea no trivial. De este modo, se han realizado una serie de análisis con Elementos Finitos, previa selección de materiales, acompañados de unos cálculos para caracterizar la respuesta frente a cargas estáticas y cíclicas del modelo CAD estudiado. De esta forma, se han extraído una serie de propuestas de mejora con el fin de optimizar ciertos aspectos del diseño, reduciendo su peso y aumentando su vida útil.

Lan honetan merkatuan oraindik erresistentea aurkezten da, bere diseinuko zenbait ezaugarri balioztatuz eta optimizatuz, fabrikazioaren aurrelan gisa. Pioleta mendi munduan maiz erabiltzen den tresna da, bai negu eskalada eta eremu mistoetarako ere. Bere tamainarekiko esfortzu handiak sufritzen duen tresna da. Hori dela eta, arintasuna, funtzionaltasuna eta eskalatzailearen segurtasuna bermatzen duen diseinu egokia burutzea ez da lan erraza. Honela, Elementu F inituz hainbat analisi egin dira, aurretiko materialen hautaketa eta aztertutako CAD modeloaren karga estatiko eta ziklikoekiko erantzunaren karakterizaziorako kalkuluak egin ondoren. Modu honetan, diseinuaren alderdi batzuk optimizatzeko asmoarekin, hobek untzarako hainbat proposamen azaltzen dira, pisua murrizteko eta balio areagotzeko.

In this work a mechanical analysis is carried out on a yet to be produced climbing ice axe, validating and optimizing certain aspects of its design: a required work ahead of its Ice axes are commonly used in the mountain to assist the climber ́s progression through challenging terrain, as well as for ice climbing and dry tooling applications. subjected to high forces relative to their size during use. Their correct design is a non trivial task, given the need to combine functionality and ensure the climber ́s safety at the same eve the product ́s lightness is also a must. In this manner, following an initial materials selection, Finite Element analysis have been carried out, accompanied by their corresponding calculations, in order to properly characterize se against static and cyclic loads. Therefore, a number of improvement proposals have been extracted with the purpose of reducing the tool ́s weight and increase its life, as a way to optimize the existing design. . Therefore, a number of improvement with the purpose