Efecto de los patrones de texturización y dopaje en fricción seca
[SPA] La fricción es un fenómeno físico que afecta a todos los aspectos de la vida. Recientemente se ha descubierto que Da Vinci realizó estudios sobre fricción a finales del siglo XV, dando así, el comienzo de la tribología, pero estos estudios han pasado desapercibidos durante mucho tiempo. Ya en el siglo XVII el físico francés Amontons "redescubrió" la fricción. Después de seis siglos aún está siendo estudiada, y queda mucho recorrido para comprender el fenómeno físico por completo. La complejidad del problema está en las diferentes escalas del fenómeno, micróscopica y macroscópica. También es diferente el comportamiento de la fricción bajo condiciones estáticas y dinámicas. El fenómeno físico de la fricción es muy sensible a los valores de los parámetros definitorios, llegando a presentar comportamientos caóticos. Se han desarrollado diferentes modelos, que, con sus simplificaciones, son válidos para ciertos casos, aunque no existe, por el momento, una ley general de fricción. Se ha utilizado, en esta tesis, el método de redes para la resolución de varios casos de fricción seca, como son las superficies texturizadas y dopadas, en microescala y nanoescala, comprobando los efectos que estos tienen sobre la fricción. En el Capítulo 2 se ha hecho una revisión de las diferentes formulaciones del fenómeno de la fricción, de las superficies involucradas en el fenómeno y del planteamiento de los problemas que serán analizados en esta tesis. En el Capítulo 3 se ha revisado el método de cálculo que usa el programa NGSpice, se han obtenido las gráficas de error para los métodos numéricos empleados y, para concluir, se ha analizado la estabilidad del sistema mediante el uso de los exponentes de Lyapunov. El Capítulo 4 está centrado en el diseño de los diferentes modelos en red, así como las condiciones iniciales de cada problema. El código ha sido desarrollado con Octave para tener un proceso automatizado de escritura, que posteriormente, NGSpice leerá para poder obtener las corrientes y diferencias de potencial presentes en circuitos, mediante unas ecuaciones similares a las de fricción, y poder obtener la solución numérica del problema. En el Capítulo 5 se presentan los resultados de los diferentes modelos en red con los diferentes casos a los problemas planteados en el Capítulo 2. Los resultados obtenidos se han comparado con estudios realizados por otros investigadores, que han usado otros programas de cálculo, de este modo se ha podido comprobar la fiabilidad del método de redes. [ENG] Friction is a physical phenomenon that affects all aspects of life. It has recently been discovered that Da Vinci conducted friction studies in the late 15th century, thus giving rise to tribology, but these studies have long gone unnoticed. As early as the 17th century, the French physicist Amontons "rediscovered" friction. It has still been studied for six centuries, there is a long way to go to fully understand the physical phenomenon. The complexity of the problem lies in the different scales of the phenomenon, microscopic and macroscopic. The behavior of friction under static and dynamic conditions is also different. The physical phenomenon of friction is very sensitive to the values of the defining parameters, presenting chaotic behaviors. Different models have been developed, which, with their simplifications, are valid for certain cases, although there is currently no general law of friction. In this thesis, the network method has been used to solve several cases of dry friction, such as textured and doped surfaces, at the microscale and nanoscale and checking the effects that these have on friction. In Chapter 2 a review has been made of the different formulations of the friction phenomenon, of the surfaces involved in the phenomenon and of the approach to the problems that will be analyzed in this thesis. In Chapter 3 the calculation method used by the NGSpice program has been reviewed, the error graphs for the numerical methods used have been obtained and to conclude, the stability of the system has been analyzed by using the Lyapunov exponents. Chapter 4 is focused on the design of the different network models, as well as the initial conditions of each problem. The code has been developed with Octave to have an automated writing process, which NGSpice will later read in order to solve the circuits and obtain the numerical solution of the problem. In Chapter 5 the results of the different network models are presented with the different cases to the problems raised in Chapter 2. The results obtained have been compared with studies carried out by other researchers, with other calculation programs, in this way You have been able to verify the reliability of the networking method.
Fricción, Mecánica vectorial, Tribología, Ngspice (Software), GNU Octave ( Lenguaje de programación)
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