El problema termoelástico de conducción de calor entre sólidos en contacto mediante ecuaciones integrales de contorno

Abstract

Se presenta una formulación basada en integrales de contorno para el análisis de problemas de contacto sin fricción en termoelasticidad bidimensional. Como modelo de resistencia térmica en la zona de contacto se consideran funciones decrecientes con la presión de contacto. Las ecuaciones del problema de conducción estacionaria de calor y las ecuaciones elásticas, que están acopladas a través de la resistencia térmica, se resuelven independientemente dentro de un proceso iterativo. La convergencia se alcanza cuando se obtiene una solución del problema elástico con deformaciones térmicas sin tracciones en la zona de contacto y con una ley de compresiones que implique valores de la resistencia concordantes con los supuestos en las ecuaciones térmicas, las cuales se resuelven en primer lugar. La formulación numérica propuesta permite detectar la posible separación de los cuerpos cuando el flujo de calor circula hacia el sólido de mayor distorsionabilidad termoelástica. El artículo incluye dos ejemplos que ilustran la aplicabilidad del procedimiento expuesto.

A boundary integral formulation for two dimensional thermoelastic contact problems without friction is presented. The local thermal resistance at the contact zone is modelied as a given decreasing function of the contact pressure. The stationary heat conduction equations and the elastic equations, which are coupled through the thermal resistance, are solved independently in the scope of an iterative process. The elastic problem involving thermal loading is solved, and convergence is reached when the obtained contact pressure leads to a thermal resistance in agreement with the one assumed in the thermal problem, which was formerly solved. The present formulation also accounts for the possibility of separation in the initial contact zone when the heat flows towards the body of greatest distorsivity. The paper includes two examples illustrating the reliability of the method.