Modelización de sistemas multicuerpo flexibles para análisis dinámico con no linealidad geométrica

Abstract

Las herramientas de simulación en el análisis de sistemas multicuerpo son un campo de investigación vivo y abierto, que permite la reducción de tiempos y costes en el proceso de diseño de sistemas mecánicos. Durante los últimos años, los autores han desarrollado un método de análisis de sistemas multicuerpo con componentes rígidos y flexibles, basado en la aproximación de sistema de referencia móvil. En este tipo de métodos se usan coordenadas que separan el movimiento de gran amplitud del mecanismo, del de pequeña amplitud, debido a la deformación de componentes. Son muy eficientes y están muy extendidos, pero son válidos cuando los componentes flexibles experimentan pequeñas deformaciones. Con componentes suficientemente flexibles trabajando a velocidades elevadas deja de ser admisible la hipótesis de pequeñas deformaciones y aparecen efectos de segundo orden que influyen decisivamente en la predicción del movimiento del sistema. Este trabajo estudia la modelización del fenómeno de rigidización geométrica en el análisis de sistemas multicuerpo con componentes flexibles, con un doble objetivo, la determinación precisa del estado tensional en componentes y la consecución de tiempo real en la simulación de este tipo de sistemas en ordenadores convencionales. Para ello se analiza un sistema en el que esta no linealidad elástica geométrica es significativa y se ensayan dos propuestas basadas, respectivamente, en el aumento del número de modos axiales y en la consideración del movimiento axial causado por la flexión o “foreshortening”. Dichas propuestas permiten mejorar la precisión y la eficiencia de las formulaciones actuales.