Evaluation of the stress concentration on tubes with transversal hole by means of the finite element method

Abstract

En el diseño de componentes estructurales se ha de tener en cuenta la concentración de tensiones creada por cambios de geometría debidos a cambiós de sección, agujeros, etc. El diseñador dispone de gráficas que permiten determinar el valor del factor de concentración de tensiones, Kt, que habrá de tenerse en cuenta para evaluar la tensión real que se da en el componente sometido a los distintos tipos de carga a los que puede estar sujeto.

El hecho de que Kt se obtenga de gráficas dificulta la automatización de los cálculos. Así, este trabajo tiene como objetivo determinar expresiones matemáticas que permitan determinar numericamente el valor del factor de concentración de tensiones de un tubo con un agujero transversal. Para ello se generará un modelo geométrico del concentrador de tensiones, definido en función de los parámentros que determinan la geomentría del componente.

El modelo paramétrico permitirá generar un conjunto amplio de geometrías que serán analizadas mediante el método de los elementos finitos obteniéndose el valor de Kt para cada una de ellas. Se ajustarán superficies de interpolación a los valores obtenidos que permitirán evaluar el valor de Kt para cualquier valor de los parámetros que se usen para definir la geometría del concentrador de tensiones. Una vez definidas, estas superficies de interpolación se podrán usar en procedimientos automáticos de cálculo resistente de componentes mecánicos que tengan este tipo de concentradores de tensiones.