Tesis doctoral de Carlos González Ferrari
Ciencias aplicadas y a diferentes ramas de la ingeniería, pone en evidencia algunas debilidades y limitaciones de las metodologías más clásicas utilizadas para su resolución, como el método de los elementos finitos fem. los procesos donde se producen grandes deformaciones y movimientos de los materiales, sumados a la existencia de fenómenos con fuerte contacto e interacción entre cuerpos con geometrías complejas, tiende a introducir complicaciones adicionales que por lo general exceden el rango de aplicación de los códigos numéricos utilizados en la actualidad. el método de los elementos finitos de partículas pfem que se desarrolla en esta tesis, presenta una alternativa a los problemas mencionados. Dicha metodología, que puede entenderse como una reinterpretación del fem estándar, explota sus ventajas y logra vencer muchas de sus limitaciones mediante la utilización de un conjunto de algoritmos especialmente desarrollados. el pfem describe al medio continuo a través de un número finito de partículas que conservan su número total e identidad a lo largo de la simulación de un determinado proceso. en cada uno de los incrementos de tiempo en los que se divide un problema no lineal se genera una nueva conectividad nodal por medio de las metodologías de diagramas de voronoí¯ y triangulaciones de delaunay dt. Dicha conectividad permite definir los dominios de integración necesarios para resolver las ecuaciones que describen al problema. el contacto entre cuerpos, cuya solución exige efectuar una búsqueda de las zonas de contacto activo y potencial para luego imponer la condición de impenetrabilidad y una determinada ley de fricción, se realiza por medio del método de la interfaz de anticipación del contacto acim, cuyo desarrollo también se presenta en la tesis. el acim es una metodología que permite buscar las zonas de contacto e imponer sus restricciones asociadas de forma simultánea a través de una interfaz de contacto. La misma se genera entre los contornos de los pares de cuerpos que potencialmente pueden estar en contacto, a través de la metodología de triangulaciones de delaunay con restricciones cdt. La interfaz de contacto se regenera en cada incremento, lo que permite actualizar el estado del contacto entre los cuerpos al seguir la evolución permanente de sus contornos. las condiciones de contacto y de fricción se traducen en fuerzas luego de calcular deformaciones normales y tangenciales en cada uno de los elementos que integran la interfaz. estas fuerzas, que luego se aplican sobre los nodos de los contornos en contacto, se calculan por medio de una variante del método de penalización, por lo que no introducen nuevos grados de libertad en el problema. la información que surge de la resolución de un determinado incremento de tiempo se transporta junto con las partículas después de haber sido transferida desde los puntos de gauss hasta los nodos. Para esto último, el pfem cuenta con la denominada metodología de suavizado incremental, que permite minimizar los efectos de la difusión numérica, que se asocia al traspaso de información entre diferentes conectividades. para probar la eficacia del pfem y de sus metodologías asociadas, se resuelven en la tesis un conjunto de problemas industriales complejos, todos pertenecientes al proceso de la pulvimetalurgia. Los procesos que fueron simulados son los de llenado de molde, transferencia en el interior de un molde y compactación de una pieza de pulvimetal. Los resultados obtenidos en la simulación numérica de cada uno de estos procesos fueron comparados con datos provenientes de ensayos experimentales y de la producción industrial. las conclusiones extraídas de su análisis resaltan la alta efectividad del pfem para resolver ese tipo de problemas y abre el camino a futuras mejoras y desarrollos de la metodología.
Datos académicos de la tesis doctoral «El metodo pfem . aplicacion a problemas industriales de pulvimetalurgia«
- Título de la tesis: El metodo pfem . aplicacion a problemas industriales de pulvimetalurgia
- Autor: Carlos González Ferrari
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 05/02/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Juan Carlos Cante Teran
- Tribunal
- Presidente del tribunal: sergio horacio Oller martínez
- sergio Idelson barg (vocal)
- José María Goicolea ruigómez (vocal)
- José Antonio Calero martínez (vocal)