FRSF - INVESTIGACIÓN Y PRODUCCIÓN CIENTÍFICA

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Author: search.filters.author.Cavalieri, Federico J.Start date: 2024

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
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    Contact force multiscale calculation in the framework of the non-smooth dynamic approach
    (International Journal of Numerical Method and Engineering, 2025-03-31) Cavalieri, Federico J.; Sánchez, Eliana; Cardona, Alberto
    Smooth contact models derived from the Hertz theory are widely used in structural dynamics analysis to calculate variable in time forces, stresses, and deformations. However, these models require very small time steps during the period in which bodies are in contact to integrate the equations of motion, yielding in a highly time-consuming numerical solution. Furthermore, penetration between bodies is unavoidable. On the other hand, nonsmooth techniques use an impact law to calculate the impulses. They arrive to a scheme with a constant time step resulting in very efficient calculations. However, these techniques do not provide a straightforward approach to calculate the variable in time contact forces that are needed to verify or design the structural components. In this work, a new methodology of calculation of impact forces that combines the impulse values obtained from non-smooth algorithms together with a local contact force law derived from continuous force models is presented. Thus, the computational time required to calculate the contact forces is reduced significantly. Several numerical examples are presented to show the robustness and performance of the proposed methodology.
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    Impact between spherical rigid bodies including frictional effects
    (International Journal of Numerical Method and Engineering, 2024-10-30) Sánchez, Eliana; Cosimo, Alejandro; Brüls, Olivier; Cardona, Alberto; Cavalieri, Federico J.
    This work presents a new contact element which allows to simulate the impact between spherical bodies assuming instantaneous local impact events by the classical Newton impact law and a rigid behaviour of the bodies. The geometrical properties of the spheres are described by a rigid body formulation with translational and rotational degrees of freedom. In addition, an extension of the non-smooth generalized α time integration scheme applied to multi-impact collisions including Coulomb’s friction is given. Six numerical examples are presented to evaluate the robustness and the performance of the proposed methodology.
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    Cálculo de la fuerza de contacto en rodamientos de bolas sujetos a impactos de alta frecuencia en el marco de la dinámica estructural no suave
    (XL MECOM, 2024-11) Sánchez, Eliana; Cardona, Alberto; Cavalieri, Federico J.
    Este trabajo presenta la aplicación del modelo de cálculo de fuerza de contacto propuesto por los autores (E. Sánchez et al, Mecánica Computacional Vol XL, 823-832, 2023), a rodamientos de bolas que experimentan impactos de alta frecuencia entre sus componentes. Para resolver las ecuaciones de movimiento se emplea el esquema de integración temporal α-generalizado no suave. Asimismo, para regularizar el problema de contacto, se utiliza una formulación dual mixta basada en un método tipo Lagrangiano aumentado. La eficiencia computacional de los algoritmos implementados se evalúa a través de simulaciones numéricas de un rodamiento de bolas que tiene un huelgo entre las bolas y las pistas, lo que genera impactos de alta frecuencia en diversas direcciones. Luego, se propone un mecanismo del tipo biela-manivela compuesto por elementos rígidos y flexibles, donde en la unión entre la biela y la manivela se encuentra un rodamiento. Los resultados numéricos obtenidos muestran cómo las vibraciones originadas en el rodamiento condicionan el funcionamiento del mecanismo.
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    Comparación de eficiencia de motores piezoeléctricos KNL-NTS y PZT a través del método de los elementos finitos
    (XL MECOM, 2024-11) Madrigal García, Juan D.; Ramajo, Leandro; Cavalieri, Federico J.; Pérez, Nicolás
    Las restricciones en el uso del plomo en procesos industriales, especialmente en materiales para electrónica está impulsando el desarrollo de nuevos materiales libres de plomo. Las cerámicas de niobiato de sodio y potasio KNN han emergido como un candidato prometedor para sustituir al zirconato titanato de plomo PZT, el material más comúnmente empleado en la fabricación de actuadores, transductores, sensores y motores piezoeléctricos. En este trabajo, se desarrolló un modelo numérico de un motor lineal piezoeléctrico utilizando el método de los elementos finitos, con el objetivo de comparar el rendimiento de las cerámicas KNN y PZT. Se determinaron las frecuencias y modos de vibración que generan las mayores deformaciones en cada material. Los resultados de las simulaciones revelaron que la cerámica PZT presenta una deformación 20 veces mayor en comparación con la KNN. Esto sugiere que la cerámica KNN requiere de aditivos endurecedores para optimizar los desplazamientos en motores piezoeléctricos libres de plomo.