Análisis de esfuerzos durante el contacto mecánico de materiales elásticos

Abstract

El trabajo desarrollado tiene como objetivo evaluar los esfuerzos resultantes en la región de contacto de dos materiales elásticos, mediante el uso del método de elementos finitos (MEF). Estos resultados son comparados con ecuaciones método del modelo de Hertz. Se consideraron los siguientes sistemas de contacto para analizar: cilindro contra cilindro y cilindro contra plano. Estos sistemas fueron evaluados en dos y tres dimensiones. El análisis se realizó considerando ambos sistemas como un contacto elástico contra rígido y elástico contra elástico. Durante el análisis efectuado con el MEF, se evaluaron diferentes tamaños de malla y tipos de elementos para comparar la convergencia del sistema. Se observó que los resultados obtenidos de las simulaciones convergen rápidamente a un valor que se estabiliza a medida que se reduce el tamaño de la malla en la superficie. Por otro lado, de la comparación del MEF con las ecuaciones método se encontró que los errores relativos en las medidas de los esfuerzos alcanzan un valor que difieren entre un 2 y un 6 por ciento en el valor de las tensiones. Los errores relativos en las medidas correspondientes al semiancho de la zona de contacto tienen un valor que se encuentra entre 4 y 8 por ciento del valor que se encontró a partir de las ecuaciones de Hertz.