Análisis termo-mecánico de un proceso de colada continua empleando el método de galerkin libre de elementos bajo una descripción mixta euleriana-lagrangiana

Resumen

El presente trabajo ha sido conducido con el objeto de desarrollar una solución alternativa a los problemas termo-mecánico y de transferencia de calor involucrados en un proceso de colada continua (CC) convencional, usando el método de Galerkin libre de elementos (MGLE). El balance de energía interna ha sido resuelto bajo una descripción Euleriana y acoplado con el balance de cantidad lineal de movimiento en la región sólida bajo una descripción mixta Euleriana-Lagrangiana. Las formulaciones débiles de ambas ecuaciones de conservación han sido adaptadas con el objeto de calcular las distribuciones axisimétricas de temperatura, esfuerzos y deformaciones sobre una palanquilla cilíndrica en CC. Las leyes constitutivas, de transporte, aspectos no lineales, variables trayecto-dependientes, construcción de las funciones de forma y condiciones de frontera han sido especificadas. Una explicación detallada de la implementación del MGLE en los problemas termo-mecánico y de transferencia de calor, ha sido también incluida. Los resultados han demostrado que esta técnica puede ser empleada exitosamente en el modelado de problemas termo-mecánicos de CC. La solución por medio de esta formulación ha demostrado la capacidad del MGLE para cuantificar con precisión cómo el comportamiento mecánico influencia la transferencia de calor debido a la brecha de aire molde-metal, mientras que la transferencia de calor influye en el comportamiento termo-mecánico por medio de las deformaciones térmicas.