Modelado Numérico de la Fricción de Rodadura de una Esfera Viscoelástica sobre un Plano Rígido en Deformación Finita

Abstract

En este trabajo se estudió el mecanismo de fricción por rodadura de una esfera viscoelástica, sometida a grandes deformaciones no lineales, sobre un plano rígido. Se modeló una esfera en 3D en el marco de la mecánica del continuo en referencia lagrangeana, asumiendo que el comportamiento del material viscoelástico es del tipo Kelvin-Voigt. Se completó el modelo con las correspondientes condiciones de contorno en la interfaz de contacto. Se discretizó espacialmente el modelo mediante el método de elementos finitos, y se llevó a cabo un análisis dimensional, a partir del cual se diseñaron experimentos numéricos para investigar la dependencia del coeficiente de fricción por rodadura (CFR) con los parámetros adimensionales, como la velocidad de rodadura generalizada, la carga generalizada, y las propiedades del material. Los resultados del modelo muestran que el CFR es aproximadamente proporcional a la carga generalizada y al tamaño de la esfera, y este se incrementa linealmente con la velocidad de rodadura generalizada. A diferencia de trabajos previos, el modelo muestra un incremento del CFR con el coeficiente de Poisson.