Modelo numérico para estudiar las propiedades de un nuevo amortiguador de fricción desarrollado basado en la carcasa con un corte helicoidal
Autores: Velychkovych, Andrii; Mykhailiuk, Vasyl; Andrusyak, Andriy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelo numérico para estudiar las propiedades de un nuevo amortiguador de fricción desarrollado basado en la carcasa con un corte helicoidal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Amortiguadores de fricción
Diseño
Carcasa
Relleno
Características de amortiguamiento
Fricción seca
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los amortiguadores de fricción basados en los efectos de la fricción seca son atractivos para los ingenieros debido a su diseño simple, bajos costos de fabricación y mantenimiento, y alta eficiencia bajo cargas pesadas. Este estudio propone un nuevo diseño de amortiguador basado en una carcasa abierta con un relleno deformable, con la carcasa cortada a lo largo de una línea helicoidal cilíndrica. La idea clave en el desarrollo del diseño fue utilizar el efecto de flexión de la carcasa en contacto con el relleno débilmente compresible. Otra idea fue utilizar la interacción de fricción entre el relleno y la carcasa abierta para obtener las características de amortiguación requeridas. La hipótesis de trabajo de este estudio fue que, ceteris paribus, un cambio en la configuración del corte de la carcasa causaría un cambio en la rigidez de la estructura. Para analizar las características de rendimiento del amortiguador propuesto y probar la hipótesis planteada, se construyó un modelo numérico del amortiguador de carcasa, y se formuló y resolvió un problema de valor en la frontera para la interacción de fricción entre el corte de la carcasa a lo largo de la línea helicoidal y el relleno débilmente compresible, teniendo en cuenta las fuerzas de fricción seca entre ellos. Como resultado, se investigaron la resistencia, rigidez y propiedades de amortiguación del amortiguador desarrollado, y se llevó a cabo un análisis comparativo del nuevo diseño con el prototipo. Se predice que el amortiguador de fricción propuesto se utilizará en las industrias de energía y construcción, en particular en amortiguadores de perforación para las industrias del petróleo y geotérmica, así como en estructuras resistentes a terremotos.
Descripción
Los amortiguadores de fricción basados en los efectos de la fricción seca son atractivos para los ingenieros debido a su diseño simple, bajos costos de fabricación y mantenimiento, y alta eficiencia bajo cargas pesadas. Este estudio propone un nuevo diseño de amortiguador basado en una carcasa abierta con un relleno deformable, con la carcasa cortada a lo largo de una línea helicoidal cilíndrica. La idea clave en el desarrollo del diseño fue utilizar el efecto de flexión de la carcasa en contacto con el relleno débilmente compresible. Otra idea fue utilizar la interacción de fricción entre el relleno y la carcasa abierta para obtener las características de amortiguación requeridas. La hipótesis de trabajo de este estudio fue que, ceteris paribus, un cambio en la configuración del corte de la carcasa causaría un cambio en la rigidez de la estructura. Para analizar las características de rendimiento del amortiguador propuesto y probar la hipótesis planteada, se construyó un modelo numérico del amortiguador de carcasa, y se formuló y resolvió un problema de valor en la frontera para la interacción de fricción entre el corte de la carcasa a lo largo de la línea helicoidal y el relleno débilmente compresible, teniendo en cuenta las fuerzas de fricción seca entre ellos. Como resultado, se investigaron la resistencia, rigidez y propiedades de amortiguación del amortiguador desarrollado, y se llevó a cabo un análisis comparativo del nuevo diseño con el prototipo. Se predice que el amortiguador de fricción propuesto se utilizará en las industrias de energía y construcción, en particular en amortiguadores de perforación para las industrias del petróleo y geotérmica, así como en estructuras resistentes a terremotos.