muelles de ballesta

Referencia Bibliográfica

Base de datos: EBSCO

Nombre del artículo: Modelo de un muelle de ballestas considerando la fricción entre hojas.

Nombre de la Revista: Ingeniería Mecánica

Volumen: Vol. 9 Issue 1.

Página: p15-28, 14p

Año de publicación: 2006.

Autor: Matienzo, J. Rodríguez matienzo@mecanica.cujae.edu.cu
          Pereiro, L. Otero

Institución en la que perteneceel autor:

Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE). Facultad de Ingeniería Mecánica. Departamento de Mecánica Aplicada Calle 116 s/n, CUJAE, Marianao 15, Ciudad de la Habana, Cuba























Las suspensiones a partir de muelles de ballesta son usadas desde el inicio mismo de la industria automotriz, por sus características de costo,durabilidad, fácil mantenimiento,
Su objetivo principal es permitir el vínculo elástico entre dos elementos. Su necesidad es evidente en los diferentes tipos de vehículos usados por el hombre a través de los tiempos.

Explicación del problema a resolver.
El diseño de los muelles de ballesta se hace generalmente a partir de modelos simplificados, que no tienen en cuenta la fricción entre lashojas. Normalmente se calculan o comprueban los esfuerzos máximos en las hojas y la deformación máxima del conjunto para la carga máxima. El no considerar la interacción entre hojas del muelle hace que se trate al muelle de ballesta como un resorte lineal, con rigidez constante. En realidad, su comportamiento es no lineal y la rigidez es variable, dependiente de la deformación.

En muchos análisisdinámicos de las suspensiones se incluye la rigidez del muelle también como una constante, y no se incluye el amortiguamiento debido a la ballesta. La ausencia de modelos de cálculo de ingeniería que reflejen estas características hace que frecuentemente se recurra a la experimentación para determinar las características dinámicas de las suspensiones.
En el caso de la suspensión por ballestas seseñala que ésta tiene el mayor carácter no lineal dentro de las suspensiones automotrices.

Problema numérico que resolverá.
La solución a partir de ecuaciones variacionales, se basa en el principio del trabajo virtual. En estas formulaciones se parte de que se conoce la superficie de contacto. Las fuerzas de contacto y los desplazamientos son desconocidas, las fuerzas externas son aplicadasgradualmente y se resuelve paso a paso un problema típico de optimización con restricciones. El método de
Newton-Raphson combinado con el uso de un penalti para imponer las condiciones de contacto, o con el método de Lagrange modificado, es usado para obtener la solución numérica del sistema de ecuaciones no lineales.
También se regulariza la ley de la fricción de Coulomb. Este método es elimplementado en los códigos comerciales de elementos finitos. Para alcanzar un resultado correcto en un problema de contacto es necesaria la estimación adecuada de un gran número de factores, entre ellos:
. La rigidez, normal y tangencial, de la zona de contacto.
. La naturaleza del contacto, una vez establecido (sin deslizamiento o con deslizamiento).
. El estado inicial (distancia entre superficies)para comenzar a aplicar la carga.
. Valor del paso de carga y de los intervalos de aplicación.

son las componentes normal y tangencial de la fuerza de contacto en la ecuación actual de superficie (que es la parte en la que 2 se pone en contacto con 1).
representa las fuerzas superficiales aplicadas en .
son las fuerzas volumétricas.
son los desplazamientos.
son lasdeformaciones virtuales.
son las cargas concentradas que actúan en los puntos k.

La solución del problema del contacto incluyendo la fricción se reduce a encontrar un campo de desplazamientos y fuerzas de contacto y tales que las condiciones de contorno, incluyendo las condiciones de contacto y fricción sean satisfechas. O sea,

Donde
En lo anteriormente planteado la...