Un modelo de elementos finitos eficiente para predecir la respuesta mecánica de recipientes a presión reforzados con metal
Autores: León Razo, Ana Lucía; Gutierrez Rivera, Miguel Ernesto; Valencia Murillo, Carlos Enrique; Ledesma Orozco, Elias Rigoberto; Martinez Ramirez, Israel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un modelo de elementos finitos eficiente para predecir la respuesta mecánica de recipientes a presión reforzados con metal
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Recipientes a presión
Almacenamiento de hidrógeno
Simulaciones numéricas
Métodos experimentales
Modelo de elementos finitos
Respuesta mecánica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el diseño de recipientes a presión para el almacenamiento de hidrógeno, la durabilidad y robustez de los diseños se prueban utilizando métodos experimentales, simulaciones numéricas o ambos. Sin embargo, en la fase inicial de diseño, es bien sabido que el uso de herramientas de simulación numérica reduce el costo de realizar experimentos; por lo tanto, se deben desarrollar modelos que proporcionen resultados precisos y confiables. Este trabajo presenta un modelo de elementos finitos axisimétrico para predecir la respuesta mecánica de recipientes a presión de alambre reforzado de tipo II. La principal contribución del presente modelo es el uso de propiedades equivalentes y un menor número de elementos de contacto para simular el comportamiento del refuerzo de alambre, lo que reduce el esfuerzo computacional en comparación con un modelo con una malla basada en sólidos. La precisión del modelo propuesto se prueba contra elementos sólidos con muy buena concordancia y resultados experimentales con una concordancia razonable. Se realizó un estudio paramétrico para probar la influencia del número de capas de refuerzo, y se concluyó que hay un límite para aumentar el número de capas, lo que no incrementa considerablemente la resistencia del recipiente, pero sí su masa.
Descripción
En el diseño de recipientes a presión para el almacenamiento de hidrógeno, la durabilidad y robustez de los diseños se prueban utilizando métodos experimentales, simulaciones numéricas o ambos. Sin embargo, en la fase inicial de diseño, es bien sabido que el uso de herramientas de simulación numérica reduce el costo de realizar experimentos; por lo tanto, se deben desarrollar modelos que proporcionen resultados precisos y confiables. Este trabajo presenta un modelo de elementos finitos axisimétrico para predecir la respuesta mecánica de recipientes a presión de alambre reforzado de tipo II. La principal contribución del presente modelo es el uso de propiedades equivalentes y un menor número de elementos de contacto para simular el comportamiento del refuerzo de alambre, lo que reduce el esfuerzo computacional en comparación con un modelo con una malla basada en sólidos. La precisión del modelo propuesto se prueba contra elementos sólidos con muy buena concordancia y resultados experimentales con una concordancia razonable. Se realizó un estudio paramétrico para probar la influencia del número de capas de refuerzo, y se concluyó que hay un límite para aumentar el número de capas, lo que no incrementa considerablemente la resistencia del recipiente, pero sí su masa.