Sobre problemas de contacto con retroceso usando el método de los elementos de contorno
Abstract
Se propone una estrategia para determinar una situación compatible inicial que permita comenzar el análisis de problemas donde la zona de contacto disminuye al actuar la carga, pero no depende de la cantidad de carga aplicada. Se analiza el caso de compresión de una placa delgada sobre una cimentación estudiando con detalle para este caso, la influencia que en los resultados tienen las constantes elásticas relativas de ambos solidos, así como la presencia de fricción en la zona de contacto.
Full text
114
Vil
CONGRESO NACIONAL DB
INGBNIERIA
MECANICA Año
Vl
Vol.
m
Ga ido,
J.A.*,
Cal o, F.* y Pa í
s,
F.**
* Escuela
de
I
ng
en
ie
os
Indus iales
de
Valladolid
**Escue
la de Ingenie os
Indu
s
iales
de
Se
ill
a
RESUMEN:
Se
p opone
un
a
es a eg
ia
pa a
d
e e
m1n
a
un
a
s
i u
ación
com
pa
ible inicial
que
pe mi a
comenza
el
anál
i
sis
de
p
ob
l
emas
donde
la
zona
de
con ac o
di
sm
1nuye
al
ac ua
la
ca
ga
,
pe o
no
depende
de la
can idad
de
ca ga
ap
!1
cada.
Se
analiza
el
c
aso
de
comp esión
de
una
pl
aca
delgada
sob e
un
a
cimen ac
i
ón
es udiando
con
d
e a
lle
pa a
es e
c
aso,
la i
n luencia
que
en
los
esui cdos
i
ene
n l
as
cons an
es
elás ic
as
ela i as
de
amb
os
sol
i
dos,
.:si
como
la
p esenc1a
de
jcc:ón
en
la
zo .a
ce
con ac o
.
1.-
INTROOUCCION
Ex
i
s en
en
la
In
genie
ía Ci il y
Mecá
n
ica
un
g
an
núm
e
o
de
caso
en
l
es
q
ue
a 1
ac ua
una
so
1
ici ació
n
se
o o: uce
Jm
e acc
i
ón
en e
sóli
dos
a
a
és
de
su
co
n
o
no
~e an00se
en
e
ll
os
un
es ooo
ens1onal.
La
i
n e acción
se
p oduce
a
a és
de
un
a
zona
de
~ ac o
Y
en
unc
ión
de
cómo
és a
a olucio
ne
con
la
ca ga
y
Oln
espec o
a
la
si u
ac
ió
n i
nicial
, se
dan
a
i
os
cases
.
El
COn ac o
co
n
o m
e
es
~uél
en
qu
e
las
c
u
a u as
de
~bos
SóliOOs
en
la
zona
de
co
n ac
o
coinciden
y
el
ama
no
de
a
ZOn
a
de
con ac o
no
a
ia
con
la
ca
ga
.
Con ac
cases
whe e
he
inal
con ac
zone
is J
ess
h
an
he
ini ial
con ac
zone
a e
called
eca:Jing
con ac .
A
p ocedu e
o
deal
wi h
such
ceses
is
p oposed
.
An
especial
a en
i
on
is
dedica ed
o
cases
when
h
e
con ac
zone
c
hanges
a e
h
e
app
lic
a ion
o
h
e l
oad
,
bu
do
n
o
chan~
wi h
he
amoun
o
l
oad
.
The
comp ession
o a
pla e
on
a
squa e
egion
is
s
udied
,
ha
i
ng
in o
conside a ion
he
in luence
h
a
he
el
as ic
cons an!s
o
bo h
booies
and
h
e
p esence
oí
ic ion
ha e
on
he
es
u
l s
En
el
con ac o
con
a ance
l
as
cu
a
u
as
son
di e
en es
y
al
aplica
la
ca ga
la
zona
e
con ac o
aumen a.
En
gene al,
cuanoo
la
zona
inal
de
con ac o
es
meno
que
la
inicial,
se
dice
que
es
un
p oblema
con
e oceso
.
Si
uac
i
ones
de
con ac o
i
nicia
l
men e
con o me
oom
i en
es a
e
o
lu
ci
ón.
Sob e
es a
s1 uación
de
co
n ac o
con
e
oc
eso
caben
aún
oos
pos b lid0035
,
según
que
la
zona
de
con ac o
cambie
p og esi amen e
con
el
aumen o
de
la
solici ación
o
que
camb
ie
b uscamen e
con
la
aplicación
de
la
ca ga,
po
p
eQueña
que
sea.
y
lu
e })
no
se
medi i
que
cuanoo
la
ca ga
aumen a
de
m
ódulo
.
La
p ime a
de
es as
005
si uaciones,
desde
un
pu
n
o
de
1s a
numénco,
no
se
di
e enc1a
naoa
de
la
sl uac
i
ón
de
a ance
.
Adm1 en
una
o mulac
i
ón
1nc emen al
que
aunque
pu
ede
se
cos osa
compu ac10nalmen e,
no
p esen a
dl icul ades
de
d
e
inición
del
p ocec 1m1en o
a
segu
1
,
Ga idO/
11
.
La
segunda
si uación,
i
ene
la
ai lcul ad
de
que
no
es
posible
aplica
desde
el
p
i
ncipiO
un
p ocedimien o
1nc eme
n al,
ya
qu
e
no
se
conoce
una
si uacion
1n1c1al
compa ible
soo e
a
qu
e
apl1ca lo
.
La
oo ención
de
dicha
s1 uación
inicial
de
un
a
mane a
iable
y
e icien e
es
ob¡e
o
undamen al
de
es e
aba¡
o.
Tal
como
queda
de 1moo
el
p ob
l
ema
,
un
a
ez
encon ada
dicha
si uación
Oda
la
ca ga
puede
se
ap
l1
cada
en
un
único
i c
emen
o
pa
a
ob ene
la
con igu ac
i
ón
inal
de
e
nsiones
y
deSP
lazam
1en os
.
Pa a
abo da
es a
clase
de
p oblemas,
no
s
cen amos
en
la
s1 uación
más
usual
: C
omp es1ón
de
una
ca
ga
de
lgada
sob e
una
cimen ación
. s1
endo
ge
ne
a
lizables
las
conclusiones
a
o
as
sl uac1ones
que
cumplan
las
p emisas
gene ales
enume adaS
.
Exis en
algunas
publ
i
cac
i
ones
,
Kee ,
Dundu s
y
Tsa1
121,
Tsa1
,
Dundu s
y K
ee
/ 3
/,
Solech1
/4/
,
sob e
soluc10nes
anal
í
icas
1
je
es a
cl
ase
de
p ob
l
emas
,
pe o
en
odos
los
casos
se
e 1e en
a
c1om1
m
os
m lm os
y
si uaciones
s1n
1cción
.
Desde
e
oun u
ae
i
s a
numé
1
co,
Mahmoud
,
S
alamon
and
Ma l<.s
1
5/,
es ue11a
on el
p
obl
ema
de
una
1ga
s
ob e
c1men ac1ón
elás
1
ca.
~o
med
io
del
.m
é odo
de l
os
El
emen os
Fm
i
cs,
dando
el
a
l
o
de
ia
zona
inal
de
con ac o
.
En
el
apa ado
2 se
ae 1ne
el p
oo
l
ema
soo e
el
que
se
a
a
aba¡a ,
es ablec1endo
las
cond1c10
n
es
que
deb
e
cumpli
la
s
oluc
1
ón
.
En
el
apa aoo
3
se
s
umanza
el
Mé có:l
de
los
El
emen os
de
C
on o no,
u
1 l
zooo
~a a
el
Anális
is.
En
el
apa ado
4
se
es ablece
la
es :-a eg
ia
pa a
al
canza
la
si uació
n
ln1Cial!XImpa lb1e
.
En
el
Apa ado
5
se
aplica
dicha
es a egia
pa
a
el
anál1sis
ae
un
p o
bl
ema
conc e o.
2.
-COHSIDERACIOHES
GENERALES
S
OBRE
El
PROBLEMA
A
ANALIZAR.
A
in
de
explica ,
de
un
medo
sencillo,
aquellos
aspec os
que
ca ac e
i
z"n
el
p oblema
de
con ac o
con
e oceso
.
nos
apoya emos
en
el
caso
plano
simp
le
ep esen OO:l
en
la
i
gu a
1. Si
los
com
i
mos
oA
y
oB,
que
inic
l
almen e
es án
en
con ac o
a
a és
de
la
in e ase
na u al
común
aD
0c
son
comp 1mioos
po
la
acc
ión
de
la
ue
za
P,
es
conocioo
el
hecho
de
qu
e
el
p oceso
de
de o mación
elás ica,
en
es a
es uc u a,
conduci á
al
despegue
pa cial
de
sus
el
emen
os
Es e
e ec o
es
espec1al
m
en e
1n u1 1VO
pa a
pequeños
alo es
de
h y en
co
n
ac o
en e
ma
e
i
ales
de
ca ac e ís i
cas
elás icas
s1mi
la
es
.
o·
y
o
o'
e
p
T
....;---8
-
~
Fig.
1.
De inición
del
p
obl
ema
Sea
ll
el
coe icien e
de
ozam1en o
en e
amoas
supe icies
(admi i emos
po
simplicidad
la l
ey
local
elás ica)
y
oDc
la
zona
inal
de
con ac o
(cuyo
amaño
y
ubicacló
n
exac a
desconocemos).
Es
un
h
echO
bi
en
conocioo
que
el
am
año
de
oDc
depende
de
las
ca ac e ís icas
(elás icas
y
930mé icasl
de
los
cue pos
que
con o man
la
es uc u a
de
co
n
ac
o,
del
pun o
de
aplicac1ón
de
P y
de
su
di ección
,
pe o
no
C€
su
módulo
( e ,
po
ejemplo,
las
e e encias
/2/
,
131' /
4/'
/6/
y 17
/).
La
inde
pendenc
ia
de
oDc
espec o
del
módulo
de
P,
plan ea
un
se io
inco
n en
ien e
pa a
su
de e m
i
nación
median e
cu
alqu
ie
p c:cOOímien o
numénco,
da<Xl
que
no
es
pos
ib
le
u iliza
un
~uema
de
esoluc1ón
basa:Xl
en
una
o mulación
in eg
al
(de
oominio
o
con o no
)
en
é minos
oo
in
c e
men os,
que
puedan
alo
a se
es ablecienoo
condic
i
ones
l
ími es
en
los
alo es
de
P.
Es,
oo
an o,
necesa
io
abo da
el
p oblema
median e
cualquie
p
ocedim
i
en o
au oco ec i o
q
ue
posib1li e
es ablece
con
e ic};;ia,
la
ub1cacién
de
la
zona
de
con ac o
que
pe manece
as
el
e oceso
1nicial
al
aplica
la
ca ga.
Hacemos
no a
que
las
implic
ac
iones
de
la
s1luación
plan eada
sob e
c
ualquie
esquem
a
oo
esolución
numé 1ca
de
p oblemas
oo
con ac o,
es án
elacionadas
con
la
de inición
de
las
condiciones
e
con o
no
in
icia
les
.
116
An es
de
pasa
a esc ibi ,
en
los
oos
apa aOOS
qu
e
siguen,
el
mé c:OO
de
anál
i
sis
(
M.E
C.) y
undamen almen e
la
es a egia
oo
esolución
qu
e
p oponemos
,
expond emos
a
con inuació
n
aquellas
elaciones,
que
necesa iamen e
han
de
e
1
ica
se,
en e
las
a iables
p
i
ma
i
as
en
un
pl
an eamien o
de
con o no
( ensiones
y
deSplazamien os)
aue
supues amen e
o ma
í
an
pa
e
de
la
so uc1ón
co ec
a.
Si 1 y
ui
ep esen an
a
as
espec
i
as
co
mponen es
(j=
1
,2)
de
la
ensión
Y
el
desplazamien o
de
pun os
del
con o ne
podemos
con
e
. 1 .
. , . . ,
e encla
a a
lgu a
! ,
esc
ibi
las
Slgulen es
el
aciones
i
nclu
i
das
en
la
solución
.
Tensiones
a
ni el
ge
o
un o
1 1
~
(
X)
1 l 1
2k(
X)
1
/ll
1k(
y)
=
l(y)
=O
( J.
a)
( 1
b)
( 1 e)
do
Me
x e Y
ep esen an
pu
n os
del
con o no
del
cue po
k
(
k=A,~)
incluidos
en
oDc
Y
oDoc_
oDc
espec JVamen e.
La
ecuacwn
( l.b
) ecoge
la
iey
iocal
de
ozamien o.
En
ella,
el
slgn.,o
Igual
mdl
ca a
que
a
a es
del
pun
o x (
pe
de
pun os
maL
~
ales
de
uno
u
o o
cue po
que
ocupan
la
misma
pos1e1on)
se
pueae
o od
·
.
uel
des
l
lzamlen o
en e
ambos
con o nos
Po
el
con a io
Sl
la
igualdad
en
( l.
b)
no
se
e
l
lca
,
ambas
supe icies
es a án
adhe
í
"~
en
x E l
.
uo;,
. n o
que
sigue,
eonsice
a emos
es e
doble
.
. . .
compo
am
1e
n o,
exp
ll
Ci amen e
, I
n oduciendo
la
pa ¡c·ón
oD
= D D
,, e
ca
u o
cd,
en
la
que
el
segundo
subíndice
deno a
adhesión
Y
des
il
zamien o
espec i amen e.
A
ni
el
de
o®
l
~
?o
oa
® é
on ac o
la
solución
de
ens
ion
es
d
ebe
á
de
se
al
aue
:
...
( 1.
d)
2
k(x)
ds=J
?k
(:
l
)d
s+
J (+'
k()d
oDc
.)0 -!' -i 1 X S = 0
ca
o
ucd
( l.e)
El
s
igno
(
)
en
la
ecuac
i
ón
de
equ
ili
b
io
angencial
se
Incluye
pa a
ca
· '
. .
ae
en
za
cua
l
qu¡e
posib
le s
en ido
de
1
enslon
l
oca
l
de
. . a
. .
.
ozamien o,
I
ndependien emen e
de
10
es 1cc1on
( 1
a)
·
~olazam1en 0$..
P oo
Sea
g(
Z)
una
unc
i
ón
oue
ecoge
la
sepa
ac
ión
que
se
P
uce
en e
pun os
(
z)
Inicialmen e
en
con ac o
,
al
aolica
g(
zl = g ( u
A
p)
B(
·
CO
. . j ,
z,
·
uj
z,P)
l.
Es ablecemos
las
nd1c1ones
a . .
q
ue
es a
su¡e a
la
solución
de
desplazam
.
a
a es
de
1
en
os,
g(
z). A
si
pa a
pun os
x e
oDc,
e y e
oDc
o_
oDc
( 2.
a)
( 2.b)
g(
x)
=O
g(
y)
> o
Anaim..
"".i"men e
si
(
)
C opo
1 z
ep esen a
u
na
unc
i
ón
que
e
ona
el
desliz
;
am
,
en o
que
se
p oduca
en a
pa
es
de
pun os
(2)
(z)= (uj
A'Uj
8
l.
la
solución
debe á
e
iíi
ca
que:
(
z)
=O
sizcoDca (
2.c
i
y k
(z) 2
(z)~
O sizcoDcd (
2d)
La
es icción
( 2.d)
ecOQe
el
ca ec e
d!sloa ! o
del
abciO
de
ozamien o.
.
Recalcamos
aue
con
la
s
ecuaciones
( 1) Y
las
(
2)
no
se
QUJ
e e
ep esen a
una
elac
ión
de
condiciones
de
con o n
nlde
. o
ecuaciones
básicas
del
mOOelo
ma ema' ico
si
1 • ,
son
.
mp
em~n e
un
conjun o
de
es icciones
Y
elaciOnes
au
e
sabemos
cebe
de
e l 1ca
la
solución
del
p oblema.
En
es e
co
n ex o,
an
solo
la (
l.d)
y
(le)
~n
elocion
equ1llb lo
global.
es
de
3.-
AlGUNAS
REFERENCIAS
Al
ANALISIS
MHODO
DE
Aunoue
el
obj
e
i o
de
es e
abajo
es
p ooone
una
es a egia
a
seQUJ
pa a
de ini
co ec amen e
las
condiciones
de
con o
no
Iniciales
en
p oblemas
en
los
q
ue
el
p ime
sis ema
de
ca gas
que
ec uan
Implica
una
si uació
n
de
con ac o
de
:e
~
en e
sólidos,
a a
emos
b e emen e,
en
o i
me
l
uga ,
algunos
aspec os
so
b e
el
mé cóJ
oo
analls1s
(
M.E
.C.)
que
amos
a
aplica .
Co
nc e amen e,
se
ac úa
es ablecienoo
el
sis ema
lineal
qu
e esul a ía
al
plan ea
la
compa ibilidad
cinemá ica
Y
el
equilib io
es á ico
de
les
ncms
ubicaoos
en
los
elemen os
de
con o
no
que
OOsc iben
el
compo amien o
de
las
zonas
de
co~ ac o
(
30
c·
oDcd,
3D
ca)
que
suponemos
soluc
1
ón
con
dichO
me cm
ap oximaoo
.
Una
desc ipción
exhaus i a
sob e
los
aspec os
especí icos
de
la
apllcoc:ión
del
M E e
bl
de
· . . a
p o
amas
con
ac o
pueOOn
encon a se
en
Ga
i
oo
/1/
P .
Ga
.,.,..
18
,
a 1s
y
~w
1,
Pa ís
y
Ga ioo
/9/
.
En
gene al,
Y
ol ienoo
a
las
no
lineal
idOOes
p opias
del
p oblema
(conocidas
oO
30
Y
ao
)
se
puede
11
. '
Cl.l
cd
•
ega
a
un
Sls ~ma
lin
eal
co
mo
el
ep esan OO:J
po
la
ecuación
(
3.c),
pa .enoo
de
sis emas
como
el
( 3.
a)
Y ( 3
b)
de
.
. . . · ,
que
sc 1ben
el
es ado
elas lco
ap oximado
del
con o
no
de
e""
~
e
(A
8)
· . ouo
ue po
, ,
lmpomenoo,
además
oo
l
as
condiciones
de
. 1
con
o no
p opias
de
modelo,
aquellas
o as
especí icas
c-e
las
zonas
ce
con ac:o.
La
solución
de
( 3 e)
oobe é
de
sa is ace
las
cond1c1ones
Implíci as
00
l
as
ecuaciones
( 1) Y ( 2).
= y_a
(3.
a)
!:!.8
y_B
=
Q.B
y_B
(
3.
b)
(3
.
c)
Los
si
s emas
( 3 a) y (
3.b
)
i
enen.
en
el
caso
!Jl
dimens
1o
nal,
o den
2 . y 2NB
e
spec i amen e,
ep esen anoo
.
y
NB
l
os
n
odOs
u ilizados
en
lo
s
con
o
nos
de
c
ada
cue po
pa a
ll
e a
a
cabo
la
ap ox
i
moc
1
ón
m
a emá ica
con
el
M
.E
.C..
Los
ec o es
Y.
k. lk (k
=A,B
)
con ienen
las
componen es
del
desp
l
azamien o
y la
ensión
en
los
noOOs.
El
sis ema
inal
que
esul a
del
acoplam
i
en o(
3.c)
es
de
o den
2(
.+NB
).
Su
ma iz
de
coe icien
es
K y
el
ec o
de
ca ga
dei
sis ema
E.
se
cons
u
ye
n a
pa 1
de
l:ik
y
0_k
al
i
mpone
l
as
condic
i
ones
de
con o no
p esc i as
y
aquellas
que
son
gspeci icas
del
con ac o
El
ec o
;i
in
clui á
l
as
2( .+
NB)
a iables
que
en e
de
splazam
i
en
os
y
ens
i
ones
se
desconocen.
p
a a
de ini
comple amen e
el
es aoo
el
ás
ico
ap oximaoo
del
con o
no
de
c
ada
cue po.
4.-
ESTRATEGIA
PARA
LA
DETERMINACION
EFICIENTE
DE
LAS
ZONAS
DE
CONTACTO
EN
PROBLEMAS
CON
RETROCESO
.
La
soluc1ón
ce
cualqui
e
p oo
l
ema
ce
con ac
o
con
e oceso
pasa
po
e
s ab
l
ece
el
sis ema
(
3.c)
que
se
de
i
a
de
la
de inición
co
ec a
de
3Dc(
oDca
y
oDcd).
Pa a
llega
a
loc
al
iz
a
las
zo
nas
de
c
on ac o
es
p eciso
.
al
y
como
h
emos
expl1c
ado
,
di
seña
un
p
oced
imien o
de
ap ox1mac1ones
suc
es
i
as.
que
s
e
á
más
e icaz
en
la
medida
en
que
se
cons
1
ge
educi
el
núme o
de
eces
qu
e
ha
de
se
es
uel o
el
sis ema
( 3.
c)
.
La
es a egia
que
, a
al
e ec o
, p
opo
nemos
.
iene
sie
mp e
ga an izada
la
con e gencia
y
en
sin es1s
co
ns a
de
los
sigu1
en es
pasos
.
G-
De e mmación
de
oDc
pa a
el
p ime
ensayo
(3Dc(
1
)]
Un
a
bu~na
de in
ición
de
oDc
(
l)
pu
ede
se
es imada
hacie
ndo
uso
de
la
co
noc
i
aa
elac ón
de
Kee
.
Dund
u s y
Tsai
(
e e encias
121 y 131)
qu
e
p opo c
iona
p
a a
un
mooelo
simple
y
en
ausencia
de
icc1ón.
el
amañ
o
de
la
zona
de
con ac o
en
unción
de
un
pa ame o
de
ajus e
(a )
que
depende
exclusi a
men e
ce
l
as
ca ac e ís
ica
s
elás icas
de
los
ma
e iales
en
con ac o.
Conc
e
am
en
e,
si
a
es
la
semi
l
ongi ud
de
con
ac
o.
hes
el
can
o
del
elemen o
C€l
g00:J
y
Glc
y
k
los
moou
los
oo
igidez
y
de
Po
isson
espec
i
amen
e
del
cu
e po
K
(K=
A,B
),
po Jem
os
u
il
iza
:
a
/h
=
(
a)
( 4. 1 ) :
sienoo
a:
Es
e
al
o
ée
a
puede
adop
a se
como
semilongi ud
de
con ac
o
pe a
la
p ueba
inici
al,
cmada
a
un
o y
o o
l
ado
del
pun o
de
oDco
que
en
la
con igu ación
in
de o
m
ada.
es
á
i
ncluido
en
la
lin
ea
de
acción
de
P
Al e na i amen e
puede
de ini se
un
amaño
de
o
De<
1)
pa ienoo
de
la
soluc
1
ón
que
apo a
la
eo
ía
de
lexión
de
placas.
No
obs an e,
con iene
aoop a
al
o es
inici
ales
de
oDc
( 1)
algo
m
ayo es
que
Jos
qu
e
se
ob ienen
con
es as
eo
í
as
y
ello
deb
i
do
a
dos
h
echos
conc e os
:
que
la
zona
de
con ac o
es
lige amen e
mayo
en
p esencia
de
icción
y
que
Gene almen e
se
p oduce
una
con e gencia
más
iápida
cuanoo
se
oma
una
zona
imc1al
de
co
n oc o
po
exceso.
Pa ece,
po
an o.
lógi
co
p opone
3Dc(
1) =
3Dca<
1)
y
cons
i
de a
que
inicialmen e
no
exis e
zona
de
des!
izam
ien o
cuanoo
¡¡
,.
O.
En
el
caso
de
con ac o
sin
icci
ón
el
ú
nico
p ob
l
ema
que
se
plan ea
es
encon a
el
amaño
de
oD
0,
pues o
q
ue
en
cu
alquie
ensayo
i
oDc(i);
3Dcd(i),
pudienOOse,
po
lo
demás,
aplica
el
esquema
qu
e
sigue
eniendo
p esen e
es a
ci cuns ancia.
G-
Anál
isi
s
de
a
solución
del
ensayo
Pa imos
de
unos
esul al:JS
ob enioos
de
(
3.c)
sob e
una
zona
o0
0( 1 ) •
3D
ca(
1 ) ,
9S o'Jida
po
exceso
(o
bsé ese
que
co
n In
dependencia
de
l
as
ecomendociones
an ~
i
o
es
si
emp e
pu
ede
om
a se
oD
c(
1) •
30ca(
1) •
oDc
0
l.
La
solución
se
conside a
admisible,
en
p ime a
ins a
ncia
s1
se
e
i i
can
las
elaciones
( 1
a)
. ( 1
e).
( 2.al. (
2.b)
y (
2.c)
o
lo
qu
e
es
lo mi
smo
si
no
se
p oducen
in
e pene acio
nes
en e
los
00s
oom1mos
y l
as
ens10nes
de
con ac o
son
odas
de
comp esión
.
Hó ese
que
al
conside a
oO¡;aoDca
no
se
iene
n
en
conside ación
en
es e
p
ime
ni el,
posibles
lnco
mpa
ibili
daOOs
en
la
di
ecc
ió
n
eel
ec o
ensión
en
pun os
de
la
zona
de
con ac o
(
ecuoción
l .b).
Si
la
solución
que
se
ha
ob enioo
p esen a
acciones
en
30
0,
se á
p eciso
p ocede
a
un
nue o
ensayo
conside aná>
q
ue
a
les
n(X))S
no
pe
enecen
e la
zona
de
con ac o.
Po
el
con
a i
o.
si
se
ha
pa
i
oo
de
u
na
zona
de
co
n ac o
po
de ec o.
la
soluc
ión
incl
u
i á
i
ncompa ib
i
lidOOeS
cj
nema
i
cas
(n
o
se
e i
ica
á
la
ecuac
i
ón
2.b)
po
in
e
pene ación
en e
ambos
oominios,
po
lo
que
en
un
nue o
ensayo
hab
á
qu
e i
nclui
esos
pun os
en
la
zona
de
con
ac o.
No
o
bs
an
e
con iene
esal a
que
omanoo
oDc<
l )
;;;
a
Oca
( 1) •
oDc
0,
se
llega
siemp e
ácilmen e
a
una
solució
n
compa ible
a
e ec os
de
amaM
de
la
zona
de
con ac o.
co
ns
1
de anoo
~
ez
zonas
más
o
eauellas
en
unc
ió
n
de
los
pa es
de
ncóJS
que
esul en
acc
ionaoos.
E
s a
opción
solo
es
necesa
ia
cua
noo
no
sea
posible
hoce
es imaciones
in
icia
les.
a
pa
i
de
casos
más
simples
.
co ,ocldo
el
amai1o
ap oximado
ae
3Dc,
se
p ocede
a la
pa lc
l
on
de
oDca
Y
30cd
ch
equeando
en
cada
pa
de
pun os
en
con ac o
la
d~ ecclón
del
ec
o
ensión
(ecu
ac
ió
n l.b
).
Es e
p oc
eso
es
ap
i
do
Y
gene a
lm
en e
no
a ec a
al
al
o
de
30
o
b emdo
en
el
paso
p eceó3n e.
e
0-
Mejo a
de
la
solución
lógi
camen e.
la
solución
numé ~ca
on
el
M E e
P
Od
. . . .
no
pu~
UCl
ensiones
nulas
en
l
os
pa es
de
.
pun
os
de
con ac o
s1 u
ados
en
los
ex emos
de
aD
1 .
e•
o
que
s1
emp e
ocu e
si
se
p odu
ce
el
e oceso.
Así.
co
n
e e enc
ia a la
i
gu a
2,
que
ecoge
esquema
J
camen e
la
Si uación
alcanzada
con
el
p o
cesodesc l o
,
amosaob ene
¡(i)
=O
y 1(j)=O
Fig 2· Es
quema
de
la
con igu ación
ina
l
La
solució
n
pue
de
mejo
a se
consi
de anoo
nue os
elemen o
s
de
con o no
comp endidos
en
e
: ( i e i-1 ) Y ( j Y
J + 1 ) .
cons
ide ando
los
nue o
s
pa
es
"n
-D E
es , .
~
e
cd·
s a
e apa
a,
po
,
an a,
solo
su¡
e a
a ia
pnme a
ase
an e
io
.
es
decl
e
llmma
de
la
solución
aquel
ios
pa
es
que
esul ~n
acc10nados
E
s
. e
esquema
puede
ep
e
i se h
as a
alcanza
un os
~
lo es
mí
ni
mos
de
las
e
nslOnes
p
e
ia
men e
es
ab
lec1cos.
S-
.
.
APLICACION:
COMPORTAMIENTO
DE
LAS
~ARI
ABLE
S
DE
DISERO
EN
UN
PROBLEMA
TIPO
DE
ON
TACT
O
CON
RETROCESO
Sob e
la
Fig
1 ·
so
l . . . · .
1m
pond emos
po
simplicldOO
qu
e
la
1Cl ac10n
con
cen
ada
P .
delgax,
. .
se
a
plica
en
el
pun o
del
elem
en
o
~
(domlmo
oA)
q
ue
pe enece
al
eje
de
sime í
a
de
la
·~
uc u a
As·
· .
cons
. 1 m
ismo,
conslde a emos
qu
e el
can o
(h)
es
an e
a
lo
l
a ~
de
la
long
¡ ud
.
Con
e e en
c
ia
a ia
Fi
ca ac e ís ica
del
g 1 .
las
dimensiones
8==2
s
mOdelo
so
n:
h=lO(L),
H=205(L),
OO(L)
,
30
o/2=160(L)
L
han
. . e .
os
con o nos
de
cada
cue po
Slcb
d1sc e i
zaíls
QUe
se h .
con
elemen os
no
con o
m
es
so
b e
los
a
cons!OO OCIJ
una
e olució
n 1 i
neal
de
ensiones
Y
desplazamien
os,
e .
¡¡
1, 181. ;g;.
La
c
a ga
P
se
ha
m"""!
.
u :
003
con
un
a
a!s lbucJón
na~gula
simé ica
sob e
dos
e
lem
en
os
b
""'~
s1me
i . . . u
IC
GwS
camen
e,
de
dlmenslon
lo
su icien emen e
pequeña
co~o
pa a
e
l
a
posibles
in lu
encias
sob e
lo
s
amaños
~lmm_os
de
la
zona
ae
con ac o
que
se
ha
n
deducioo
(la
'
elaclOn
en e
la
lo
ngi
ud
de
apl
ic
ación
de
la
ca ga
Y
la
zona
de
con ac
o
en
el
caso
mayo
es
del
o den
de
1
a 1
S
).
Po
2e
un
p oblema
in e namen e
i
sos á
i
co
la
s
soluciones
de
ensión
que
se
p esen an.
no
dependen
e~
l
as
cons an es
elás icas
de
COOa
cue po,
aunque
sí
son
unc
l
ón
ce
l
as
zonas
de
con ac o
qua
se
p ooucen.
Ello
I
mplica
un
a
dependencia
an
solo
i
nái ec a.
a
a és
del
coe
icie
n
e a
(ecuoclOnes
4.1
Y
4.2),
pues o
que
a
es
un
p
a éme o
ca ac e ís
i
co
del
conjun o
oo
la
es uc u a.
Los
esul e005
ela i os
a
sepa oc
i
ones
en e
l
os
cue pos
han
si
oo
ob
enioos,
pa a
cada
alo
de
a.
conslde anoo
un
módulo
de
Young
unidOO
pa a
oA
si
a>
O (
EA=
E = 1 F /L
2)
y (
EB
= E = 1 ( F /L
2)
si
a <
O.
Se
ha
omaoo
s1
emp e
'V
A=
8
En
la i
g.
3
se
ep esen an
l
as
dis ibuciones
de
ens
ió
n
no
ma
l
de
co
n ac
o
sin i
cción
pa a
el
caso
de
m
a e
. 1
idén i
cos
( - .
1a
es
a
-0),
asl
como
p
a a
oos
a
lo es
ex emos(a=0.964ya=-o
923
)
Los
_ .
o
b
. · ·
amenos
de
1
as
zonas
.
emdas
(
a/h)
Y
sus
co espondien es
di
s i
buc
ion
es
se
a¡us an
excelen
em
en e
a
los
esul ems
la
~
que
se
p esen an
en
e.e enc
· 2 · ·
la
'SI
bl
en
aquellos
co espon
......
n a
......
m . .
""
y.;
1 .1o
s
no
aco <ms
Y
en
ausencia
de
i
cción
.
F
ig.
3.
Te
nsi
on
es
no
m
al
es
en
aO
e
La
in lu
enc
ia
001
ozamien o
so
b e
el
am
año
de
la
zon
a
~
~n ac o
es
más
e
le
an e
pa a
a
l
o es
nega i os
cel
pa
am
e o a (
EB
<
EA)
Fig
u a
4
En
1 1
. · · o
que
a
as
zonas
ae
adheslOn
se
e ie e
( ensiones
an(J:nciales
de
con ac
)
obse a
que
pa a
ob e
ne
una
su
pe
icie
adhe
ida
de
:m·a:
ap ec
1
ao
le
son
necesa
10s
alo es
al os
del
coe
i
cien e
ce
1cc:ón
en e
amoas
supe 1c1es,
Fig.
5
w
,_
.
z
~
u
G:'
w
••
o
V
a..,.
Ol• .l
,.
..
''
• '
J
ZONA
DE
CONTACTO
a In
F1g.
4.
Tamai' o
de
la
zona
de
con ac o
.
~
:·c.[ "'
..
~
~
;
~
'
.,
o.•
1
-:J
:
)(~
'
l
--
z 1
1
UJ
1
,_
1
o.
......
F1g.
5.
Tens1ones
no mal
es
y
angen
c
1ales
en
oDc.
,,
En
la Fi
g.
6 se
mues a
la
a iación
de
!e
ensión
m
áxima
de
co
n
ac o
con
a,
cuanoo
el
con ac o
se
ealiza
si
n
i
cc
i
ón.
En
Jo
que
a l
as
maqni uees
cinemá icas
se
e ie e,
se
ep esen
a en
la
igu a
7
la
a iación
ae
la
sepa ación
máxima
con
a,
y
en
la
igu a
8
las
sepa aciones
ela i
as
que,
a
Jo
la 9)
ae
oda
la
long
i ud,
se
p ooucen
en e
los
pun os
in
cluidos
en
las
zonas
que
su :en
e oceso,
pa a
algunos
alo es
conc e os
de
a.
Hay
que
hace
no a
qua
es os
esul aoos
de
desplazamien o
120
son
u lles
umcamen e
pa a
los
a
lo es
ce
l
as
cons an es
elás icas
u ilizadas
en
la
soluc1ón
ce!
p oD
!
ema
Y
no
pa a
cualquie
comDinación
que
p oouzca
el
mismo
alo
ae a.
u
• 1 •
...
•
...
.u
...
,
"'
"
~·
...
F g.
6.
a 1ac1ón
de
la
ensión
no mal
con
a.
Es
azonable
que
l
as
mínimas
seoa ac10nes
máximas
(
endienco
a
ce o)
se
p oouzcan
pa a
alo es
de
a
endienco
a
- 1,
ccnoo
el
sólido
A
es
muy
igioo y
el
sólido
8
es
muy
l
exible,
ooap andose
a
la
con igu ación
ool
A.
F i
g.
7.
Sepa aciones
máximas
an
la
zona
de
005pegue.
Fig.
8.
Sepa ac
i
ones
en
la
zona
oo
despegue
.
6.-
CONCLUSIONES.
Se
ha
o opues o
una
li
nea
ae
ac uación
pa a
esol e ,
con
el
M.E.C.,
p oblemas
de
con ac o
con
icción
en e
sólidos
que
p esen an
e oceso
Inici
al
,
que
en
sin esls
cons a
de
es
ases
:
*
Encon a
un
amaño
de
zona
ce
con ac o
comple amen e
adhe ida
que
o me
pa e
de
una
soluc
i
ón
exen a
de
1n
compa 1D111dedes
cinemá lcas
( l
n e pene aciones
en e
con o nos)
y
es á icas
(ausencia
de
acc
i
ones).
*A
j
us a
l
as
zonas
de
adhesión
y d
es
l
izamien o
o z
ando
la
compa !DilidOO
ae
la
di ección
de
Jos
di e en es
ec o
es
ensión
en
los
naoos
ae
la
zona
de
con ac o
.
*
Mejo a
la
solución
conside ando
más
g aoos
de
libe oo
en
los
espec i os
en o nos
de
i
os
nooos
ex emos
de
la
solución
oo enlda,
h
as a
encon a
unos
alo es,
que
en endamos
su icien es,
de
las
ensiones
mínimas.
Co
n
el
ME.C.,
se
ouece
ac ua
e icien emen e
combina
ndo
posibles
ace camien os
a
la
solución
en
los
sen idos
de
a ance
y
e oceso.
Así,
po
e¡
emp
lo
pcxiemos
encon a
oDca
en
la
p ime a
e apa
aumen ando
el
ama~o
oo
l
as
zonas
p e i
amen e
ob enida
s (
ncompa ibllidades
cinemá icas).
Con
es a
es a egia
se
ha
n
encon ado
siemp e
soluciones
inic al
es
compa ibles
y
ello
en
un
núme o
educioo
de
p uebas.
Pu
ede
se
apl
i
cada
a
cualquie
combinació
n
oo
geome ía
y
ca gas
que
o o oque
s1 uac10nes
cuali a
i
amen e
equi alen
es
a la
que
se
p oouce
en
el
p obl
ema
aqui
analizado,
Pa
ís y
Ga
1do
11
0/.
El
p oblema
conc e o
analizado
pued
e
aplica
se
a
muchas
-si uaciones
usuales
en
la I
ngenie
ía
siendo
la
más
común
la
de
cimen eciones
lexibles.
en
l
as
que
puede
p oduci se
el
despegue
y
ansmi
i
se
la
ca ga
al
e eno
en
zonas
educ
idas
con
e
spec
o a la
zona
o ig nal.
En
a
l
es
casos,
el
sólido
A
ep esen a
ía !a
zapa a
y
el
8
e!
e eno,
o oouc
i
enoose,
po
ejemplo,
alo
es
de
a
muy
p óximos
a -
cuanoo
es e
sea
a cilloso.
.
REFERENCIAS
:
111
Ga ioo,
JA
"El
P ob
l
ema
oo
con ac o
en
Elas icidOO
median e
Ecuaciones
In eg ales"
Tesis
Doc o
al
Un
i e s
idOO
Poli écnica
de
las
Pa
lmas
, 1
986
1
21
Kee ,
L.,
Dundu
s, J. y
Tsai
, K.
"P oblem
s
ln ol ing a
Receding
con ac
be ween
a
la e
and
a
hai
Space"Jou nal
o
Applied
Mecnamcs,
op
1
11
5-
1
120,
Decembe
1972.
131
Tsal,
K.
Dundu s
, J y
Kee
,
L.
"Eles ic
!aye
P essed
Agains
a
Hal
Soace"
Jou
nal
o
Applied
Mechanics,
pp
703-707,
Sep embe
-1974.
/4/
Solecki,
R.
"l
n-Plane
lden
a on
and
Seoa a lon
o
a
Fla
Space"
Jou nal
o
Aopl1ed
Mechan1cs,
pp
785-789,
Decembe
1.
986
.
/5/
Mahmoud,
FJ.,
5aiamon,
N.J.,
Ma ks,
N.
R.,
"A ái ec
au oma ed
o oeedu e
o
ic 1onless
con ac
p oolems"
!n .
J.
o
Num.
Me .
in
Eng.,
Vol.
18,
pp
245-257, 1982.
/6/
Gladwell,
G.
"Co
n ac
P oblems
in
h
e
Clasical
iheo y
o
Elas ici y"
SiJ hO
end
Noo dho ,
1.
980.
171
Johnson,
K.
"Con ac
Mechan
l
es"
.
Cam
b 1á}:l
Unl e sl y
P ess"
, l.
985
.
181
Pa is
y
Ga
ido.
"O
n
he
use
o
Discon 1nous
Elemen s
in
wo
Dimens
io
nal
Con ac
P oblems"
.
8ounda y
E
le
men s
VIl.
Sp lnge - e li}J ,pp 13-
30,
13-39,1.985.
191
Pa ís
y
Ga
i
do
.
"Aspec os
Numé
i
cos
de
la
Aplicoción
del
M.
E.C.,
a
P oblemas
de
Con ac o".
Re is a
In e nacional
de
Mé odos
Numé icos
pa a
Cálculo
y
Diseño
de
1
ngenle ía,
Vol2, l,pp43-62,1.986.
/1
O/
Pa ís
y
Ga ioo.
"F ic ion
Mu
l lcon
ac
P ob
l
ems
wi h
8
E.M
."
.
Bounda y
El
emen s
X,
Vol
3.
Sp inge
Ve
ii}J,
pp
305-319, 1.
988.