Resumen

Las herramientas o tubos de perforación, como la broca y la fresa, están sometidas a menudo a diversas fuerzas, entre ellas esencialmente tangenciales, centradas en su eje de rotación. El objetivo principal de este trabajo es encontrar soluciones analíticas y numéricas de la distribución del campo de tensiones, deformaciones y desplazamientos, cuando dichas herramientas están sometidas a tales fuerzas. Se supondrá que el instrumento en el modelo elegido en este trabajo es un cilindro hueco giratorio construido a partir de un Material Funcional Graduado (FGM). Debido a la graduación del FGM, las propiedades mecánicas y elásticas como el módulo de Young, la densidad y la relación de Poisson varían en la dirección radial de acuerdo con una función de ley de potencia. Eligiendo que el parámetro de inhomogeneidad esté comprendido entre -0,5 y 0,5, hemos establecido la ecuación diferencial que describe el equilibrio del cilindro hueco en rotación bajo una carga axial. Los cálculos realizados han permitido encontrar una solución analítica que se ha comparado con las soluciones numéricas obtenidas mediante el método de disparo y el algoritmo Runge-Kutta de cuarto orden. Estos resultados analíticos y numéricos han mostrado que los valores de las tensiones tangenciales son mayores que los de las tensiones radiales. Las tensiones radiales y las tensiones tangenciales y verticales aumentan progresivamente con la fuerza axial Fz. La fuerza Fz afecta más a las tensiones tangenciales que a las radiales. Las tensiones tangenciales, las deformaciones tangenciales y los desplazamientos son mayores en las paredes interiores del cilindro que en las superficies exteriores. Los resultados obtenidos son muy importantes y pueden aplicarse en el modelado y diseño de mechas y fresas de perforación para reducir su rápido desgaste y deterioro.

• Materias:Geomecánica Modelado de simulación Microrredes comunitarias
• Subjects:Geomechanics Simulation modeling Community microgrids
• Palabras claves:tensiones radiales, cilindro hueco, soluciones numéricas, fuerza axial Fz, más tensiones tangenciales, función de ley de potencia, FGM, rotación, trabajo, Herramientas de perforación
• Keywords:radial stresses, hollow cylinder, numerical solutions, axial force Fz, more tangential stresses, power law function, FGM, rotation, work, Drilling tools