Modelo continuo para el análisis dinámico de vigas sometidas a interacción con fluído

Abstract

La motivación de este trabajo surge en la necesidad de analizar de manera simplificada el comportamiento de sistemas mecánicos en problemas de interacción fluido-estructura (IFE), dentro del campo de la aeroelasticidad. En este tipo de problemas existe una compleja relación bilateral entre acciones aerodinámicas y, la dinámica de la estructura elástica, lo que exige, en general, un análisis mediante métodos computacionales basados en la discretización de los dominios continuos. Si bien estos métodos han probado ser satisfactorios, en general su eficiencia se encuentra fuertemente ligada a las características geométricas y dinámicas del caso analizado y deben adaptarse en función de éstas. El objetivo del presente trabajo es desarrollar un procedimiento alternativo a los métodos de discretización mediante elementos finitos, utilizando modelos de la dinámica de sistemas continuos y la aerodinámica semi-experimental. Se desarrolla el caso de una viga perfilada de propiedades constantes longitudinalmente, sumergida en una corriente de fluido, con campos de desplazamientos en flexión y torsión. Se considera el caso de carga seguidora generada por la presión aerodinámica, se aplican métodos de linealización de ecuaciones de movimiento, se analizan estados de equilibrio dinámico e inestabilidades y se definen puntos de bifurcación o inestabilidad. El modelo representa un ala en voladizo bajo solicitaciones aerodinámicas en su versión más elemental, para fines educacionales. Por último, se comparan los resultados obtenidos con otros provenientes de investigaciones experimentales y aplicaciones de otras metodologías de análisis.