Formulación del Contacto en Sistemas Multicuerpo mediante Superficies Implícitas

Abstract

Muchos sistemas multicuerpo están sometidos a varios tipos de contactos provocados por diferentes circunstancias, como por ejemplo; holgura de las uniones, impacto de los componentes; engranajes, empuje de piezas de accionamiento, choques, etc. En gran parte de estos casos la geometría de la superficie de contacto se puede describir mediante una función implícita (Konyukhov y K., 2013).
Este trabajo presenta una metodología, tanto teórica como numérica, para el análisis del contacto incorporando amortiguamiento viscoso y fricción. El contacto se formula a partir de la ecuación de superficie (ecuación de restricción), que facilita la detección del contacto y proporciona una ecuación continua y diferenciable. El método de integración de las ecuaciones diferenciales se plantea en el contexto del esquema conservativo energía-momento (Simo y Tarnow, 1992), el cual presenta un excelente comportamiento para el análisis de sistemas multicerpo (García Orden y Goicolea, 2000) en términos de aproximación y robustez. El amortiguamiento (viscoso) y la fricción (modelo de Coulomb) se formulan de manera consistente con el esquema conservativo, asegurando una disipación incondicional. Con la metodología propuesta se analizan algunos mecanismos simples que incorporan efectos disipativos de amortiguamiento y fricción (unión con holgura, impacto en mecanismo flexible y múltiples contacto de sólidos rígidos).