Contacto intermitente y localizado entre dos superficies. Aplicación al caso de la interacción pastilla-vaina (PCI) en un combustible nuclear de potencia

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio de un algoritmo de resolución del problema de contacto entre dos materiales separados por un huelgo (gap), alternadamente abierto o cerrado, basado en el método de elementos finitos, en donde el contacto se expresa por medio de restricciones. Para tratar el problema se utiliza una aproximación de campo incompleto, subdividiendo el dominio en dos regiones, correspondientes a cada material involucrado. En cada una se utiliza una formulación irreducible en los desplazamientos y multiplicadores de Lagrange para tratar las fuerzas sobre la frontera para unir los subdominios mencionados. El esquema se deriva de la aplicación del principio de los trabajos virtuales suponiendo una condición de continuidad para los desplazamientos en la frontera entre ambos dominios. El conjunto de algoritmos se prueba con diversos problemas generales, con simetría plana o axial, cuya solución analítica puede hallarse en la literatura, para después aplicarlo a la simulación del contacto entre la pastilla y la vaina de una barra combustible nuclear en operación.