Simulación computacional de la fatiga por ludimiento: métodos de programación y análisis de resultados

Abstract

: figuras y tablasEl presente libro, desarrollado en el marco del proyecto Accurate Simulations of Fretting Fatigue Frictional Behavior de la Universidad Tecnológica de Pereira, aborda el análisis estructural de componentes sometidos a cargas cíclicas. La fatiga por ludimiento, un fenómeno caracterizado por pequeños deslizamientos entre superficies en contacto, genera un daño acumulativo que puede comprometer la funcionalidad de los sistemas mecánicos. Este fenómeno subraya la necesidad de utilizar modelos numéricos que representen el comportamiento observado bajo condiciones de operación realistas. Los enfoques actuales en simulación numérica han permitido avances importantes en la modelación de la fatiga por ludimiento. Sin embargo, la mayoría de estos modelos asume un coeficiente de fricción constante, lo que motivó al equipo de trabajo a investigar el impacto de la variación del coeficiente de fricción en aspectos como el desgaste y las deformaciones plásticas en las superficies de contacto. Este libro introduce un enfoque que incorpora un coeficiente de fricción variable, permitiendo realizar análisis más consistentes con las condiciones observadas experimentalmente en simulaciones de fatiga por ludimiento. El texto incluye métodos teóricos, desarrollo computacional, con aplicaciones prácticas en sectores de alta demanda tecnológica. Además, se contextualiza la relevancia de esta investigación en el ámbito nacional, así como su contribución al fortalecimiento de las capacidades de diseño y mantenimiento de sistemas mecánicos. Este trabajo tiene como objetivo ofrecer herramientas para la simulación de fatiga por ludimiento que sean aplicables en el análisis y diseño de componentes.Estas herramientas están dirigidas a profesionales e investigadores que trabajan en la evaluación de sistemas sometidos a cargas cíclicas.This book, developed within the framework of the project Accurate Simulations of Fretting Fatigue Frictional Behavior at the Universidad Tecnológica de Pereira, addresses the structural analysis of components subjected to cyclic loading. Fretting fatigue, a phenomenon characterized by small relative displacements between contacting surfaces, leads to cumulative damage that can compromise the functionality of mechanical systems. This phenomenon highlights the necessity of employing numerical models capable of representing the observed behavior under realistic operating conditions. Contemporary approaches in numerical simulation have enabled significant progress in the modeling of fretting fatigue. However, most existing models assume a constant friction coefficient, which motivated the research team to investigate how variations in the friction coefficient influence aspects such as wear and plastic deformation at the contact surfaces. This book introduces an approach that incorporates a variable friction coefficient, allowing for analyses that more accurately reflect the conditions observed experimentally in fretting fatigue simulations. The text integrates theoretical methods and computational developments, with practical applications in sectors characterized by high technological demand. Furthermore, the relevance of this research is contextualized within the national landscape, emphasizing its contribution to strengthening design and maintenance capabilities for mechanical systems. The primary objective of this work is to provide tools for simulating fretting fatigue, which apply to the analysis and design of components. Professionals and researchers use these tools to assess systems subjected to cyclic loads.Capítulo 1 Introducción 9 Capítulo 2 Introducción al Uso de Abaqus y Herramientas de Programación 13 Simulia Abaqus 15 Flujo de Trabajo en Simulia Abaqus 16 Modelado de Contactos en Simulia Abaqus 16 Propiedades mecánicas del contacto 16 Dominios de contactos 17 Formulación y controles del contacto 18 Python y la Interfaz de Secuencias de Comandos en Abaqus ASI 18 Interfaz de Secuencias de Comandos de Abaqus 20 Conexión entre Python y el Abaqus CAE kernel 21 Operaciones comunes con ASI 22 Objeto OBD 23 Capítulo 3 Factores Mecanismos y Métodos de Análisis en la Fatiga por Ludimiento 29 Descripción 31 Determinantes de la Fatiga por Ludimiento 33 Mecanismos de Daño en la Fatiga por Ludimiento 35 Formación de grietas 36 Desgaste 36 Oxidación 38 Deformación plástica 39 Métodos de Análisis 40 Métodos experimentales 40 Métodos numéricos 40 Parámetros de daño 41 Capítulo 4 Automatización en Abaqus con Python 45 Gestión de Base de Datos 47 Gestión del Modelo FEM y Ejecución de Simulaciones en Abaqus 50 Creación y Manejos de Tablas XY 53 Capítulo 5 Resultados de Investigación 59 Variación de Condiciones de Carga 62 Ángulos de Rotación 69 Aplicaciones Prácticas 82 Referencias 8