Análisis de los factores de flexibilidad y de intensificación de esfuerzos en codos soportados por Trunnions utilizando el método de elementos de contorno

Abstract

En el presente trabajo se calcularon los factores de intensificación de esfuerzos, los índices de esfuerzos y el factor de flexibilidad para una serie de modelos de codos unidos a trunnions, utilizando para esto el Método de Elementos de Contorno. Un estudio previo fue llevado a cabo con el fin de determinar el rango de esbeltez dentro del cuál el programa utilizado ofrece buenos resultados en un tiempo de cálculo aceptable. En éste estudio se simularon momentos aplicados a una serie de codos sin soporte de dimensiones comerciales y se compararon los resultados contra ecuaciones teóricas. Para el cálculo de los factores para codos soportados por trunnions se simularon momentos aplicados dentro y fuera del plano a un extremo del codo con el extremo opuesto anclado y el trunnion libre, así como también momentos dentro y fuera del plano aplicados al trunnion con ambos extremos del codo anclados. Se encontró que el programa utilizado presenta un colapso de la sección transversal de los codos simples simulados, cuando éstos presentan una relación de esbeltez mayor a 23, éste colapso es independiente de la carga aplicada y dependiente del número de elementos de la malla. Para los modelos menos esbeltos se observó buena concordancia con predicciones teóricas. Con respecto a los codos soportados por trunnions se observó que los factores de flexibilidad calculados predicen una rigidez mayor a todas las estimaciones prácticas de ingeniería, para momentos dentro del plano el factor de flexibilidad mostró ser fuertemente dependiente de los cambios en los diámetros del trunnion presentando buena concordancia con la correlación de Lewis y Chao, para momentos fuera del plano la variación de las características del trunnion no cobran mayor importancia. Para momentos aplicados en el codo la distribución de esfuerzos permanece similar a la existente en un codo sin soporte, y la magnitud del máximo esfuerzo no presentó tendencias claras con respecto a la variación de las características del trunnion. Para momentos aplicados en el trunnion el máximo esfuerzo se ubicó en las vecindades de la unión a excepción de configuraciones donde las dimensiones del trunnion fueran pequeñas. Se observó además que la magnitud del esfuerzo es función casi exclusiva de las características del trunnion para estos casos de carga.