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Fenómenos Termoelásticos como Inductores de Vibraciones
Oscar Altuzarra
Bilbao 2003
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa de Doctorado
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Introducción (1)
• Vibraciones de sistemas mecánicos son generadas por excitaciones dinámicas tales como fuerzas o desplazamientos.
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Introducción (2)
• Los cambios de temperaturas producen dilataciones térmicas.
• Variaciones dinámicas de la distribución de temperatura generarán desplazamientos dinámicos e inducirán vibraciones.
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Introducción (3)
• Las fuentes de calor en sistemas mecánicos:
– fricción de elementos en contacto.
– fuentes externas por radiación o convección.
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Disciplinas de base (1)
• La Mecánica del Continuo– Teoría de la Elasticidad– Relación entre deformaciones y tensiones– Ecuaciones analíticas– Análisis FEM– Análisis experimental: extensiometría.
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• Transferencia de Calor– Conducción, convección y radiación.– Ecuaciones analíticas.– Análisis FEM.– Análisis Experimental:
• Termopares, Infrarojos, Cámaras termométricas.
Disciplinas de base (2)
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Disciplinas de base (3)
• Termoelasticidad– Dilataciones térmicas– Tensiones térmicas– Análisis FEM
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Fenómenos térmicos
• Dos fenómenos térmicos relacionados con las vibraciones:– Inestabilidad termoelástica en el contacto.– Dinámica inducida térmicamente.
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Thermo-elastic Instability
• ¿Qué es la inestabilidad termoelástica TEI?• Fenómeno dinámico de evolución de la dilatación
térmica hacia la distribuciones no uniformes que forman hot spots.
• ¿Cuál es la consecuencia de la TEI?• La aparición de protuberancias térmicas que
aceleran el desgaste, inducen vibraciones, transforman localmente el material, etc...
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• J. Barber 1967• Contacto en
deslizamiento.• Velocidad crítica e
iniciadores.
Thermo-elastic Instability
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• Embragues, frenos, juntas, escobillas, etc.
Thermo-elastic Instability
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Thermal Induced Dynamics• ¿Qué son vibraciones inducidas térmicamente?
– Vibraciones que surgen por distribuciones de temperatura que varían con el tiempo iniciadas durante transiciones de órbita.
• ¿Cuáles son las consecuencias?– El movimiento de componentes flexibles resultan en
rotaciones de sólido rígido del satélite completo generando errores de posicionamiento e inestabilidad.
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Thermal Induced Dynamics• Fuente de calor
externa y variable.
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Thermal Induced Dynamics• Radiación solar en el
espacio. Orbitas.
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Trabajos Curso 2002-2003• Antonio, Erik
• Fenómenos dinámicos inducidos térmicamente en estructuras de barras espaciales.
• Julen• Fenómenos TEI en álabes de turbinas y juntas de sellado.
• Nerea• Simulación CAE de fenómenos TEI y de dinámica inducida.
• Olatz• Materiales para componentes en deslizamiento a altas
temperaturas y los efectos de desgaste por TEI.