ANÁLISIS DEL CREEP CON TEMPERATURA VARIABLE APLICANDO ELEMENTOS DE FRONTERA

En cualquier industria siempre es indispensable conocer el tiempo de vida útil de los equipos, para así poder determinar su utilidad. Muchas veces esto no se refleja hasta el momento en el que el equipo falla completamente. También se pueden establecer parámetros con los cuales estar revisando la evolución en las pequeñas fallas y desperfectos de los mismos. Ahora bien si reflejamos esto en los materiales que ocupamos podemos ver que existe una gran similitud con esta necesidad. Para conocer las propiedades elásticas de los materiales contamos con lo que son tablas y graficas de dos factores que tienen una gran afinidad: esfuerzo y deformación. En la teoría básica es bien sabido que en la curva esfuerzo‐deformación de un material existen dos regiones, la primera es la región elástica, donde generalmente el material tiene un comportamiento casi lineal y después esta la región plástica donde es un comportamiento de tipo no lineal, ambas regiones se encuentran separadas por lo que es conocido como el esfuerzo de cedencia. Cuando el material alcanza esta región los cambios que comienzan a aparecer en el cuerpo ya no regresan a su estado original y es cuando se dice que se deformo plásticamente. Pero, ¿Será posible que un cuerpo se deforme plásticamente aunque no haya sobrepasado el esfuerzo de cedencia? La respuesta es simple, y a lo largo de este trabajo se va a estar hablando de un tipo de deformación que actúa de esta manera. Esta deformación se conoce con el nombre de Creep y como característica principal tiene que se da con esfuerzos menores al esfuerzo de cedencia, en periodos largos de tiempo como demuestra E. Pineda (1), y muchas veces afectado por temperaturas altas. En este trabajo se presenta la implementación de dos ecuaciones para el cálculo de la velocidad de deformación por creep aplicando el método del elemento frontera (BEM), el cual como ha demostrado M. H. Aliabadi (2), se emplea para el cálculo de los esfuerzos que actúan sobre el cuerpo. Todo este procedimiento se centra en predecir la velocidad de deformación por creep a diferentes temperaturas. El análisis del creep es básicamente aplicado a metales, pero parte de la atención se centra en la evaluación numérica de los componentes con creep sujetos a temperatura variable. El modelo constitutivo usado en el cálculo numérico es propio para las ecuaciones estándar de ley de potencias del creep. Aunado a todo esto, se utiliza un método numérico para la realización de los cálculos, el cual es conocido como el Método de Elemento de Frontera (BEM por sus siglas en ingles), para resolver ecuaciones en derivadas parciales lineales que han sido formuladas como ecuaciones integrales (en forma de integral sobre la frontera), del cual sus fundamentos se pueden remontar a las formulaciones matemáticas hechas por Fredholm (3) y Mikhilin (4) en teoría de potencial y Kupradze (5) en elasticidad. En el contexto del BEM, también llamado ecuaciones integrales de frontera (BIE) (6), las formulaciones son gracias a Jaswon (7), Hess y Smith (8), Massonet (9), Rizzo (10) y Cruse (11). Pero probablemente la contribución más significativa al BEM para convertirlo en una técnica numérica efectiva para resolver problemas que posean una configuración sofisticada sea debido a Lachat (12), y a Lachat y Watson (13). El BEM puede ser usado en muchas áreas de la ingeniería y ciencias incluyendo mecánica de fluidos, acústica, electromagnetismo, y mecánica de la fractura. En este trabajo se aplicó la formulación directa del BEM para problemas de Creep secundario en un análisis bidimensional. Para la aplicación de toda esta formulación, se uso un código computacional escrito en el lenguaje FORTRAN (14), en el cual se modificaron unas subrutinas para adaptar las nuevas ecuaciones. Posteriormente se trabajó con los resultados ya existentes de un artículo para comparar los resultados que se obtuvieron de manera experimental con los que se obtuvieron por medio de esta técnica propuesta. Los resultados de dicha investigación son presentados en este trabajo, donde se aprecia que los cálculos numéricos son muy próximos a los resultados obtenidos de manera experimental que se encuentran en el artículo