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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 1.''' Propiedades mecánicas de los materiales componentes del laminado</span></div> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 1.''' Propiedades mecánicas de los materiales componentes del laminado</span></div> | ||
− | + | ||
− | {| style="margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse | + | {| style="margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;font-size: 85%;" |
− | + | | | |
| colspan='4' style="border: 1pt solid black;vertical-align: bottom;"|'''Fibras de Carbono''' | | colspan='4' style="border: 1pt solid black;vertical-align: bottom;"|'''Fibras de Carbono''' | ||
|- | |- | ||
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| style="border-bottom: 1pt solid black;"|1496 | | style="border-bottom: 1pt solid black;"|1496 | ||
| style="border-bottom: 1pt solid black;border-right: 1pt solid black;"|Kg/m<sup>3</sup> | | style="border-bottom: 1pt solid black;border-right: 1pt solid black;"|Kg/m<sup>3</sup> | ||
− | </ | + | |}<br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 2.''' Propiedades de los compuestos</span></div> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 2.''' Propiedades de los compuestos</span></div> | ||
− | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | + | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;font-size: 85%;" |
|- | |- | ||
| style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|'''Localización''' | | style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|'''Localización''' | ||
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| style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|±55º | | style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|±55º | ||
| style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|20/63 | | style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|20/63 | ||
− | |} | + | |}<br /> |
===Descripción de las simulaciones=== | ===Descripción de las simulaciones=== | ||
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<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 3.''' Características principales de los modelos estudiados</span></div> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 3.''' Características principales de los modelos estudiados</span></div> | ||
− | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | + | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;font-size: 85%;" |
|- | |- | ||
| style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|'''Caso''' | | style="border: 1pt solid black;text-align: center;"|'''Caso''' | ||
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<span style="text-align: center; font-size: 75%;">**Depósito completo con simetría transversal en cilindro y unión solidaria entre domo y cilindro</span> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">**Depósito completo con simetría transversal en cilindro y unión solidaria entre domo y cilindro</span> | ||
|} | |} | ||
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===Condiciones de carga=== | ===Condiciones de carga=== | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 3.''' Gráfico de la evolución de la presión interna aplicada en función del tiempo</span></div> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 3.''' Gráfico de la evolución de la presión interna aplicada en función del tiempo</span></div> | ||
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===Resultados obtenidos en las simulaciones === | ===Resultados obtenidos en las simulaciones === | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image4-c.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image4-c.png|center|182px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 4.''' Zona para toma de datos de daño (marcada en blanco) y nodos donde se obtienen los esfuerzos de sección</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 4.''' Zona para toma de datos de daño (marcada en blanco) y nodos donde se obtienen los esfuerzos de sección</span></div><br /> |
− | + | ||
Los valores de referencia de los esfuerzos de sección Nxx (según los paralelos del domo) y Nyy (según los meridianos del domo) son los calculados analíticamente para paredes delgadas de material homogéneo lineal. Las expresiones de cálculo para estos valores de referencia son las siguientes: | Los valores de referencia de los esfuerzos de sección Nxx (según los paralelos del domo) y Nyy (según los meridianos del domo) son los calculados analíticamente para paredes delgadas de material homogéneo lineal. Las expresiones de cálculo para estos valores de referencia son las siguientes: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image5.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image5.png|center|114px]] |
(1) </div> | (1) </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image6.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image6.png|center|114px]] |
(2)</div> | (2)</div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image7.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image7.png|center|132px]] |
(3) </div> | (3) </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image8.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image8.png|center|150px]] (4)</div> |
− | (4)</div> | + | donde: |
− | + | R: es el radio interior del domo o del cilindro<br /> | |
− | + | P<sub>int</sub>: es la presión interior aplicada que varía en función del tiempo | |
− | + | ||
− | R es el radio interior del domo o del cilindro | + | |
− | + | ||
− | P<sub>int</sub> es la presión interior aplicada que varía en función del tiempo | + | |
− | + | ||
− | + | ||
====Modelo se03-f2 (Caso A, espesor domo 10 mm)==== | ====Modelo se03-f2 (Caso A, espesor domo 10 mm)==== | ||
− | |||
A continuación se muestran resultados del daño obtenido en la matriz polimérica (figura 5) y en las fibras de carbono (figura 6) para el instante de tiempo en que aparece daño en el anillo intermedio del domo (zona marrón de toma de resultados de figura 4). Dicho instante corresponde a una presión de 7,04 MPa, que es un 32% de la presión nominal (ver figura 3). | A continuación se muestran resultados del daño obtenido en la matriz polimérica (figura 5) y en las fibras de carbono (figura 6) para el instante de tiempo en que aparece daño en el anillo intermedio del domo (zona marrón de toma de resultados de figura 4). Dicho instante corresponde a una presión de 7,04 MPa, que es un 32% de la presión nominal (ver figura 3). | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image9.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image9.png|center|434px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 5.''' Daño en matriz para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 5.''' Daño en matriz para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div><br /> |
Tal y como se observa en la figura de daño en fibras (fig. 6), para este instante de tiempo el valor de daño es zero en todo el domo, lo que significa que no han empezado a dañarse. Cuando el valor de daño es 1 significa que está completamente dañado en toda su sección. | Tal y como se observa en la figura de daño en fibras (fig. 6), para este instante de tiempo el valor de daño es zero en todo el domo, lo que significa que no han empezado a dañarse. Cuando el valor de daño es 1 significa que está completamente dañado en toda su sección. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image10.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image10.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 6.''' Daño en fibra para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 6.''' Daño en fibra para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div><br /> |
− | A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 7 y 8). Como a la tapa fictícia | + | A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 7 y 8). Como a la tapa fictícia se ha dado un espesor diez veces mayor, la deformación es mínima en esta zona. |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image11.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image11.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 7.''' Deformación E1 para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 7.''' Deformación E1 para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image12.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image12.jpeg|center|400px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 8.''' Deformación E2 para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 8.''' Deformación E2 para 7,04 MPa, 32% de la presión nominal</span></div><br /> |
En la siguiente figura se puede ver la deformada de los elementos BST (elementos shell o de lámina que se han empleado en las distintas simulaciones) para una presión muy próxima a la nominal (92%). | En la siguiente figura se puede ver la deformada de los elementos BST (elementos shell o de lámina que se han empleado en las distintas simulaciones) para una presión muy próxima a la nominal (92%). | ||
Line 311: | Line 291: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image13.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image13.png|center|290px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 9.''' Deformada para 20,24 MPa, 92% de la presión nominal (22 MPa)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 9.''' Deformada para 20,24 MPa, 92% de la presión nominal (22 MPa)</span></div><br /> |
A continuación se puede ver como evoluciona el daño en la matriz en los puntos representativos indicados en la figura 4. La evolución del daño se ha realizado en función de la presión del cilindro (fig. 10) y también a lo largo del tiempo (fig. 11) en que se ha aplicado en la simulación, descrito en la figura 3. | A continuación se puede ver como evoluciona el daño en la matriz en los puntos representativos indicados en la figura 4. La evolución del daño se ha realizado en función de la presión del cilindro (fig. 10) y también a lo largo del tiempo (fig. 11) en que se ha aplicado en la simulación, descrito en la figura 3. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image14.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image14.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 10.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en la figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 10.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en la figura 4</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image15.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image15.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 11.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 11.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div><br /> |
Las figuras que vienen a continuación describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy (al tratarse de elementos de lámina la Nzz no se obtiene). Los valores se han obtenido en los 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro. | Las figuras que vienen a continuación describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy (al tratarse de elementos de lámina la Nzz no se obtiene). Los valores se han obtenido en los 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image16.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image16.png|center|400px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 12.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 12.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image17.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image17.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 13.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 13.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image18.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image18.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 14.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 14.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image19.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image19.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 15.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 15.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div><br /> |
En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje z, correspondiente al eje longitudinal del depósito. Los valores son referidos a la presión a la que se producen. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que esta parte de la geometría se desplaza hacia dentro del depósito. | En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje z, correspondiente al eje longitudinal del depósito. Los valores son referidos a la presión a la que se producen. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que esta parte de la geometría se desplaza hacia dentro del depósito. | ||
Line 371: | Line 351: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image20.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image20.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 16.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 16.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div><br /> |
<span id='_Toc258478950'></span> | <span id='_Toc258478950'></span> | ||
Line 385: | Line 365: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image21.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image21.png|center|422px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 17.''' Daño en matriz para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 17.''' Daño en matriz para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div><br /> |
En este caso (fig. 18) tampoco se produce daño en las fibras en este instante de tiempo crítico. | En este caso (fig. 18) tampoco se produce daño en las fibras en este instante de tiempo crítico. | ||
Line 395: | Line 375: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image22.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image22.png|center|410px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 18.''' Daño en fibra para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 18.''' Daño en fibra para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div><br /> |
A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 19 y 20) para la presión en que aparece el daño. Como a la tapa fictícia se se ha dado un espesor diez veces mayor, la deformación es mínima en esta zona. Las deformaciones mayores se producen en la zona donde en la realidad física se une el domo con el cilindro (al igual que en el caso del daño). | A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 19 y 20) para la presión en que aparece el daño. Como a la tapa fictícia se se ha dado un espesor diez veces mayor, la deformación es mínima en esta zona. Las deformaciones mayores se producen en la zona donde en la realidad física se une el domo con el cilindro (al igual que en el caso del daño). | ||
Line 405: | Line 385: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image23-c.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image23-c.jpeg|center|550px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 19.''' Deformación E1 para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 19.''' Deformación E1 para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image24-c.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image24-c.jpeg|center|550px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 20.''' Deformación E2 para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 20.''' Deformación E2 para 12,36 MPa, 56% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image25-c.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image25-c.png|center|392px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 21.''' Módulo de la deformación para 22 MPa, presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 21.''' Módulo de la deformación para 22 MPa, presión nominal</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image26.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image26.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 22.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 22.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image27.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image27.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 23.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 23.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div><br /> |
Las figuras que siguen describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy en los mismos 3 puntos de la anterior simulación. En las figuras 24 y 26 se refieren a la presión interior a la que está sometido el domo. En las figuras 25 y 27 se refieren al tiempo de simulación a la que se encuentra el domo (la correspondencia entre tiempo de simulación y presión se encuentra en la figura 3). | Las figuras que siguen describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy en los mismos 3 puntos de la anterior simulación. En las figuras 24 y 26 se refieren a la presión interior a la que está sometido el domo. En las figuras 25 y 27 se refieren al tiempo de simulación a la que se encuentra el domo (la correspondencia entre tiempo de simulación y presión se encuentra en la figura 3). | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image28.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image28.png|center|400px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 24.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 24.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (1)</span></div><br /> |
En el caso del valor de referencia, no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. Es por este motivo que en el caso de la simulación mediante MEF (con orientaciones de fibra asignados), los valores Nxx quedan por debajo de los valores teóricos de referencia y en cambio las Nyy quedan por encima. | En el caso del valor de referencia, no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. Es por este motivo que en el caso de la simulación mediante MEF (con orientaciones de fibra asignados), los valores Nxx quedan por debajo de los valores teóricos de referencia y en cambio las Nyy quedan por encima. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image29.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image29.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 25.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 25.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image30.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image30.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 26.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 26.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según la expresión (2)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image31.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image31.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 27.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 27.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje longitudinal del depósito. Los valores son también función de la presión. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que en este caso la tapa también se desplaza hacia dentro del depósito. | En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje longitudinal del depósito. Los valores son también función de la presión. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que en este caso la tapa también se desplaza hacia dentro del depósito. | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image32.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image32.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 28.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 28.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div><br /> |
<span id='_Toc258478951'></span> | <span id='_Toc258478951'></span> | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image33.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image33.png|center|300px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 29.''' Daño en matriz para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 29.''' Daño en matriz para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image34.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image34.png|center|290px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 30.''' Daño en fibra para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 30.''' Daño en fibra para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div><br /> |
A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 31 y 32). En este caso también se observa que la rigidez mayor de la tapa produce menores deformaciones en esta zona. En el cilindro, las deformaciones son bastante menores a las del domo. Todos los valores son positivos. | A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 31 y 32). En este caso también se observa que la rigidez mayor de la tapa produce menores deformaciones en esta zona. En el cilindro, las deformaciones son bastante menores a las del domo. Todos los valores son positivos. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image35-c.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image35-c.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 31.''' Deformación E1 para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 31.''' Deformación E1 para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div><br /> |
En el caso de las E2, se producen obtienen valores positivos en toda la geometría excepto en la parte del cilindro que se une con el domo, donde los valores son negativos. | En el caso de las E2, se producen obtienen valores positivos en toda la geometría excepto en la parte del cilindro que se une con el domo, donde los valores son negativos. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image36-c.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image36-c.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 32.''' Deformación E2 para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 32.''' Deformación E2 para 6,16 MPa, 28% de la presión nominal</span></div><br /> |
A continuación se muestra la deformada para la presión nominal, de 22 MPa. | A continuación se muestra la deformada para la presión nominal, de 22 MPa. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image37.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image37.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 33.''' Deformada para la presión nominal 22 MPa</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 33.''' Deformada para la presión nominal 22 MPa</span></div><br /> |
Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 34) y del tiempo (figura 35) en los tres nodos del anillo central de la figura 4. | Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 34) y del tiempo (figura 35) en los tres nodos del anillo central de la figura 4. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image38.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image38.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 34.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 34.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image39.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image39.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 35.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en los nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 35.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en los nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div><br /> |
En las figuras 36 a 43 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro. En todos los casos, los esfuerzos se refieren a presión y a tiempo de simulación. Tal y como se ha comentado anteriormente, en el caso analítico de referencia existe un solo Nii que se compara con los Nyy y a Nxx simulados. Los valores, al igual que en todas las simulaciones, se han obtenido en 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro. | En las figuras 36 a 43 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro. En todos los casos, los esfuerzos se refieren a presión y a tiempo de simulación. Tal y como se ha comentado anteriormente, en el caso analítico de referencia existe un solo Nii que se compara con los Nyy y a Nxx simulados. Los valores, al igual que en todas las simulaciones, se han obtenido en 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image40.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image40.png|center|400px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 36.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 36.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image41.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image41.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 37.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 37.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image42.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image42.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 38.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 38.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image43.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image43.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 39.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 39.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image44.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image44.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 40.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 40.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image45.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image45.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 41.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 41.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image46.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image46.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 42.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 42.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image47.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image47.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div id="OLE_LINK3" class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div id="OLE_LINK3" class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 43.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 43.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
Los desplazamientos que se producen en la tapa fictícia a lo largo del eje z son también positivas y de 45 mm de valor (los valores positivos indican que la tapa va hacia adentro). | Los desplazamientos que se producen en la tapa fictícia a lo largo del eje z son también positivas y de 45 mm de valor (los valores positivos indican que la tapa va hacia adentro). | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image48.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image48.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 44.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 44.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div><br /> |
− | + | ||
====Modelo hid-15m (Caso B, espesor domo 32 mm y cilindro 95 mm)==== | ====Modelo hid-15m (Caso B, espesor domo 32 mm y cilindro 95 mm)==== | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image49.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image49.png|center|310px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 45.''' Daño en la matriz para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 45.''' Daño en la matriz para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image50.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image50.png|center|310px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 46.''' Daño en la fibra para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 46.''' Daño en la fibra para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div><br /> |
Las siguentes figuras muestran las deformaciones E1 y E2. Las E1 son todas positivas y con valores mayores en las zonas dañadas. Las E2 tienen valores sustancialmente inferiores y de valores tanto positivos como negativos. | Las siguentes figuras muestran las deformaciones E1 y E2. Las E1 son todas positivas y con valores mayores en las zonas dañadas. Las E2 tienen valores sustancialmente inferiores y de valores tanto positivos como negativos. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image51.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image51.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 47.''' Deformación E1 para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 47.''' Deformación E1 para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image52.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image52.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 48.''' Deformación E2 para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 48.''' Deformación E2 para 18,48 MPa, 84% de la presión nominal</span></div><br /> |
Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 49) y del tiempo (figura 50) en los tres nodos del anillo central de la figura 4. Se puede observar que aparece daño cerca de la presión nominal (alrededor de los 19 MPa) de una forma brusca y luego, a medida que se incrementa la presión, el daño se incrementa con una pendiente menor. | Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 49) y del tiempo (figura 50) en los tres nodos del anillo central de la figura 4. Se puede observar que aparece daño cerca de la presión nominal (alrededor de los 19 MPa) de una forma brusca y luego, a medida que se incrementa la presión, el daño se incrementa con una pendiente menor. | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image53.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image53.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 49.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 49.''' Evolución del daño en función de la presión de los nodos indicados en figura 4</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image54.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image54.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 50.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 50.''' Evolución del daño de la matriz en función del tiempo en nodos seleccionados de la zona marcada en la figura 4</span></div><br /> |
En las figuras 51 a 58 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro referidas o a presión o a tiempo de simulación. Los valores de Nyy y Nxx simulados se asemejan de forma importante en el caso de la parte del cilindro. Recordar que en el caso del domo, el Nxx simulado queda por debajo del analítico y el Nyy por encima debido a que el valor de referencia no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. | En las figuras 51 a 58 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro referidas o a presión o a tiempo de simulación. Los valores de Nyy y Nxx simulados se asemejan de forma importante en el caso de la parte del cilindro. Recordar que en el caso del domo, el Nxx simulado queda por debajo del analítico y el Nyy por encima debido a que el valor de referencia no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
<span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | <span style="text-align: center; font-size: 75%;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image55.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image55.png|center|400px]] |
− | </span></div> | + | </span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 51.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 51.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image56.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image56.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 52.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 52.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image57.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image57.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 53.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 53.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image58.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image58.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 54.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 54.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image59.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image59.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 55.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 55.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image60.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image60.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 56.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 56.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image61.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image61.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 57.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 57.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image62.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image62.jpeg|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 58.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 58.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
Finalmente, en cuanto al desplazamiento producido en la tapa ficticia, observamos que los valores son significativamente menores que en el anterior modelo (de espesor inferior). | Finalmente, en cuanto al desplazamiento producido en la tapa ficticia, observamos que los valores son significativamente menores que en el anterior modelo (de espesor inferior). | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image63.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image63.png|center|400px]] |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 59.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 59.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con la presión</span></div><br /> |
− | + | ||
− | + | ||
===Comparación con resultados analíticos=== | ===Comparación con resultados analíticos=== | ||
Line 762: | Line 739: | ||
Para una mejor comprensión del aspecto analítico en este documento también se incluirán los cálculos de [3] relacionados, en cada caso, con el parámetro a estudiar. | Para una mejor comprensión del aspecto analítico en este documento también se incluirán los cálculos de [3] relacionados, en cada caso, con el parámetro a estudiar. | ||
− | ==CASO A: | + | ==CASO A: Alargamiento anular en la línea ecuatorial del domo== |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
==Cálculo analítico== | ==Cálculo analítico== | ||
Line 792: | Line 765: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image66-c.jpeg|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image66-c.jpeg|center|500px]] |
</div> | </div> | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 60. Diámetro del domo al 32% de la carga nominal (los colores representan cambios de espesor, véase figura 1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 60.''' Diámetro del domo al 32% de la carga nominal (los colores representan cambios de espesor, véase figura 1)</span></div><br /> |
A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante: | A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante: | ||
Line 802: | Line 775: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image67.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image67.png|center|580px]] |
</div> | </div> | ||
Line 809: | Line 782: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image68.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image68.png|center|500px]] |
</div> | </div> | ||
Line 816: | Line 789: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image69.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image69.png|center|450px]] |
</div> | </div> | ||
− | |||
====Predicción del inicio del daño en la matriz==== | ====Predicción del inicio del daño en la matriz==== | ||
Line 829: | Line 801: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image70.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image70.png|center|200px]] |
</div> | </div> | ||
Line 838: | Line 810: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image71.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image71.png|center|300px]] |
</div> | </div> | ||
Line 851: | Line 823: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image72.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image72.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
− | ==CASO B: | + | ==CASO B: Estado de tensión en el cilindro y el domo en la zona de unión entre ambos== |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
==Cálculo analítico== | ==Cálculo analítico== | ||
Se impone una condición de compatibilidad circunferencial entre el domo y el cilindro, teniendo en cuenta los estados de tensión que se desarrolla en un punto de la unión entre ambos. De esta condición de compatibilidad resultará una presión | Se impone una condición de compatibilidad circunferencial entre el domo y el cilindro, teniendo en cuenta los estados de tensión que se desarrolla en un punto de la unión entre ambos. De esta condición de compatibilidad resultará una presión | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image73.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image73.png|center|34px]] |
que representa la interacción entre las dos estructuras, como consecuencia del contacto entre ambas (unión solidaria). Este cambio de presión actuará incrementando la presión en el cilindro (estructura más rígida) y disminuyendo la presión en el domo (estructura menos rígida). Esto es: | que representa la interacción entre las dos estructuras, como consecuencia del contacto entre ambas (unión solidaria). Este cambio de presión actuará incrementando la presión en el cilindro (estructura más rígida) y disminuyendo la presión en el domo (estructura menos rígida). Esto es: | ||
Line 869: | Line 837: | ||
|- | |- | ||
| style="text-align: center;vertical-align: top;"| | | style="text-align: center;vertical-align: top;"| | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image74.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image74.png|center|300px]] |
| | | | ||
Line 879: | Line 847: | ||
|- | |- | ||
| style="text-align: center;vertical-align: top;"| | | style="text-align: center;vertical-align: top;"| | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image75.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image75.png|center|400px]] |
| | | | ||
Line 889: | Line 857: | ||
|- | |- | ||
| style="text-align: center;vertical-align: top;"| | | style="text-align: center;vertical-align: top;"| | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image76.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image76.png|center|400px]] |
| | | | ||
|} | |} | ||
− | + | y sustituyendo en la ec.(24) resulta, | |
{| style="width: 100%;" | {| style="width: 100%;" | ||
|- | |- | ||
| style="text-align: center;vertical-align: top;"| | | style="text-align: center;vertical-align: top;"| | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image77.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image77.png|center|400px]] |
| | | | ||
Line 905: | Line 873: | ||
Sustituyendo en esta ecuación | Sustituyendo en esta ecuación | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image78.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image78.png|center|118px]] |
y | y | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image79.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image79.png|center|118px]] |
− | + | resulta la siguiente magnitud para el incremento de presión | |
{| style="width: 100%;" | {| style="width: 100%;" | ||
|- | |- | ||
| style="text-align: center;vertical-align: top;"| | | style="text-align: center;vertical-align: top;"| | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image80.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image80.png|center|480px]] |
| | | | ||
Line 919: | Line 887: | ||
Sustituyendo en esta expresión las magnitudes geométricas y mecánicas allí indicadas (ver Anexo), resulta | Sustituyendo en esta expresión las magnitudes geométricas y mecánicas allí indicadas (ver Anexo), resulta | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image81.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image81.png|center|180px]] |
. | . | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image82.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image82.png|center|200px]] |
y | y | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image83.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image83.png|center|200px]] |
</div> | </div> | ||
Line 941: | Line 909: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 61. Nyy en la unión para domo y cilindro</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 61.''' Nyy en la unión para domo y cilindro</span></div><br /> |
A partir de los valores de Nyy que se muestran en la gráfica para la presión nominal (t=0,0025 segundos) se encuentran los valores de la presión interior del domo y del cilindro: | A partir de los valores de Nyy que se muestran en la gráfica para la presión nominal (t=0,0025 segundos) se encuentran los valores de la presión interior del domo y del cilindro: | ||
Line 947: | Line 915: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image85.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image85.png|center|250px]] |
y | y | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image86.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image86.png|center|250px]] |
</div> | </div> | ||
− | + | ||
Con lo que el incremento de presión es | Con lo que el incremento de presión es | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image87.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image87.png|center|156px]] |
− | + | ||
En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para los factores de corrección: | En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para los factores de corrección: | ||
Line 961: | Line 929: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | [[Image:draft_Samper_710684883-image88.png|center| | + | [[Image:draft_Samper_710684883-image88.png|center|400px]] |
</div> | </div> | ||
− | + | ||
====Alargamiento anular en la unión domo-cilindro==== | ====Alargamiento anular en la unión domo-cilindro==== | ||
Line 996: | Line 964: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 62. Diámetro en la unión par 6,16 MPa, 28% de la carga nominal (los colores representan cambios de espesor, véase figura 1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 62.''' Diámetro en la unión par 6,16 MPa, 28% de la carga nominal (los colores representan cambios de espesor, véase figura 1)</span></div><br /> |
A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante: | A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante: | ||
Line 1,028: | Line 996: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Tabla 4. Características principales del modelo estudiado</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 4.''' Características principales del modelo estudiado</span></div> |
{| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | ||
Line 1,050: | Line 1,018: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Tabla 5. Ángulo de apilado variable</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 5.''' Ángulo de apilado variable</span></div> |
{| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | {| style="width: 100%;border-collapse: collapse;" | ||
Line 1,094: | Line 1,062: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Tabla 6. Distribución de espesores</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Tabla 6.''' Distribución de espesores</span></div> |
{| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;" | {| style="width: 100%;margin: 1em auto 0.1em auto;border-collapse: collapse;" | ||
Line 1,147: | Line 1,115: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 63. Distribución de espesores</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 63.''' Distribución de espesores</span></div><br /> |
A continuación se muestran los resultados obtenidos en la simulación con la orientación de fibras y el espesor en cada anillo que se muestran en las tablas 3 y 4. | A continuación se muestran los resultados obtenidos en la simulación con la orientación de fibras y el espesor en cada anillo que se muestran en las tablas 3 y 4. | ||
Line 1,157: | Line 1,125: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 64. Daño en matriz para un 56% de la presión de explosión (39,25MPa)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 64.''' Daño en matriz para un 56% de la presión de explosión (39,25MPa)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,165: | Line 1,133: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 65. Daño en fibra para un 56% de la presión de explosión (39,25MPa)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 65.''' Daño en fibra para un 56% de la presión de explosión (39,25MPa)</span></div><br /> |
En este caso aparece daño a los 39,25 MPa de presión, que corresponden al 56% de la presión de explosión. El daño se localiza inicialmente en zona del domo que se une con el cilindro y en menor grado en las proximidades de la tapa. En toda la geometría no aparece daño en las fases iniciales de daño en la matriz. El cilindro no daña. | En este caso aparece daño a los 39,25 MPa de presión, que corresponden al 56% de la presión de explosión. El daño se localiza inicialmente en zona del domo que se une con el cilindro y en menor grado en las proximidades de la tapa. En toda la geometría no aparece daño en las fases iniciales de daño en la matriz. El cilindro no daña. | ||
Line 1,177: | Line 1,145: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 66. Deformada para 22 MPa, presión nominal</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 66.''' Deformada para 22 MPa, presión nominal</span></div><br /> |
Las figuras 67 y 68 muestran la distribución de los esfuerzos de sección en las direcciones principales Nyy y Nxx. En el caso de los Nxx, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a Nyy, los valores son positivos excepto en el domo, justo en la parte de unión con el cilindro. | Las figuras 67 y 68 muestran la distribución de los esfuerzos de sección en las direcciones principales Nyy y Nxx. En el caso de los Nxx, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a Nyy, los valores son positivos excepto en el domo, justo en la parte de unión con el cilindro. | ||
Line 1,187: | Line 1,155: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 67. Nxx para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 67.''' Nxx para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,195: | Line 1,163: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 68. Nyy para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 68.''' Nyy para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div><br /> |
Las figuras 69 y 70 muestran la distribución de las deformaciones principales E11 y E22. En el caso de los E11, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a las E22, los valores son positivos excepto en el cilindro, justo en la parte de unión con el domo. | Las figuras 69 y 70 muestran la distribución de las deformaciones principales E11 y E22. En el caso de los E11, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a las E22, los valores son positivos excepto en el cilindro, justo en la parte de unión con el domo. | ||
Line 1,205: | Line 1,173: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 69. E11 para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 69.''' E11 para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,213: | Line 1,181: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 70. E22 para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 70.''' E22 para un 56% (39,25MPa) de la presión de explosión</span></div><br /> |
Debido a que en la zona media del domo la matriz no llega a dañar, se han tenido que escoger nodos distintos a los mostrados para el resto de simulaciones. En la figura 59 se muestran los nodos en los cuales se ha realizado la toma de datos para el daño en matriz: | Debido a que en la zona media del domo la matriz no llega a dañar, se han tenido que escoger nodos distintos a los mostrados para el resto de simulaciones. En la figura 59 se muestran los nodos en los cuales se ha realizado la toma de datos para el daño en matriz: | ||
Line 1,223: | Line 1,191: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 71. Zona de toma de datos para el modelo hid-15q</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 71.''' Zona de toma de datos para el modelo hid-15q</span></div><br /> |
Line 1,229: | Line 1,197: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 72. Evolución del daño en la matriz con la presión</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 72.''' Evolución del daño en la matriz con la presión</span></div><br /> |
Line 1,235: | Line 1,203: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 73. Gráfica de Nxx vs. presión para el domo según (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 73.''' Gráfica de Nxx vs. presión para el domo según (1)</span></div><br /> |
+ | |||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,243: | Line 1,212: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 74. Gráfica de Nxx vs. tiempo para el domo según expresión (1)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 74.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo para el domo según expresión (1)</span></div><br /> |
Line 1,249: | Line 1,218: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 75. Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 75.''' Gráfica de Nxx vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
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<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 76. Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 76.''' Gráfica de Nxx vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (3)</span></div><br /> |
Line 1,263: | Line 1,232: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 77. Gráfica de Nyy vs. presión para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 77.''' Gráfica de Nyy vs. presión para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,271: | Line 1,240: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 78. Gráfica de Nyy vs. tiempo para el domo según expresión (2)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 78.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo para el domo según expresión (2)</span></div><br /> |
Line 1,277: | Line 1,246: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 79. Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 79.''' Gráfica de Nyy vs. presión y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
Line 1,285: | Line 1,254: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 80. Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 80.''' Gráfica de Nyy vs. tiempo y valor de referencia para el cilindro según expresión (4)</span></div><br /> |
Line 1,291: | Line 1,260: | ||
<div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | <div class="center" style="width: auto; margin-left: auto; margin-right: auto;"> | ||
− | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">Figura 81. Evolución del desplazamiento axial de la tapa con el tiempo</span></div> | + | <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 81.''' Evolución del desplazamiento axial de la tapa con el tiempo</span></div> |
− | |||
− | === | + | ===Conclusiones provisionales=== |
Del estudio de la simulación MEF se puede concluir que: | Del estudio de la simulación MEF se puede concluir que: | ||
− | + | * En los casos A (semiesfera con simetría) el daño se propaga desde la simetría (línea ecuatorial) hacia la tapa, mientras que en los casos B (domo + cilindro con simetría transversal) la zona de inicio del daño depende de la distribución del espesor: | |
+ | |||
+ | ** Si el espesor es constante el daño comienza en la zona media y a partir de esta se propaga hacia el resto del domo. | ||
− | + | ** Si el espesor es variable, según la distribución de la tabla 4 y figura 35, el daño se inicia en la zona de unión con el cilindro (con espesor mínimo) y se propaga hacia la zona media. | |
− | + | * Como era de esperar el caso de mayores espesores (32 mm en domo y 95 en el cilindro) soporta mayor presión pero sin alcanzar la presión nominal (22 MPa) por la aparición previa de daño en la matriz del domo (para el 84% de P<sub>nom</sub>). Analíticamente se había establecido que este fallo se produciría para un 37% de la P<sub>nom </sub>(ver [3] cuadro de la página 20). | |
− | + | * En ningún caso se detecta daño en las fibras. | |
− | + | * Se ha observado (figura 16) que una vez que la matriz ya está dañada, este daño puede aumentar aún a presión constante. | |
− | + | * Las fuerzas específicas de referencia en el domo y el cilindro se han calculado asumiendo la hipótesis de paredes delgadas y material elástico lineal e isótropo. Por este motivo deben ser tomadas como una referencia aproximada. | |
− | + | * Los valores de los esfuerzos de sección (Nxx y Nyy) obtenidos en el compuesto se atenúan o mantienen constante después de iniciado el daño en la matriz por lo que no pueden alcanzar los valores de referencia que suponen comportamiento lineal y elástico. | |
− | + | * Se observa que los esfuerzos de sección en la dirección longitudinal (siguiendo los meridianos del domo, Nyy) se asemejan mucho a los valores de referencia mientras que las tensiones en la dirección circunferencial (siguiendo los paralelos, Nxx) son sustancialmente menores. Este efecto puede ser debido a la menor rigidez del domo en la dirección circunferencial (puesto que las fibras están dispuestas a 10º resp. la dirección longitudinal). | |
− | + | * Se piensa que se obtendrían mejores resultados utilizando una resina con menor módulo elástico, de tal forma que al deformarse más transfiera la carga a la fibra dejando así que ésta desarrolle su capacidad resistente y a la vez se protegería la matriz al no haber llegado al estado de tensión máxima por ser más flexible. | |
− | + | * En el apartado ''Estudio del caso real con fibras y espesor variable'' se aprecia que con la distribución de espesor y fibra variables indicados en las tablas 3 y 4 se obtienen resultados próximos a los requeridos en las especificaciones. Cabe destacar de nuevo, que el error en la definición del plano medio puede afectar a los resultados, y por tanto se debería estudiar este caso con la geometría exacta y una técnica desarrollada ''add hoc'' para la aplicar una presión equivalente. | |
− | |||
− | |||
− | === | + | ===Referencias === |
[1] Documento Tank.pdf | [1] Documento Tank.pdf | ||
Line 1,333: | Line 1,301: | ||
[4] Diseño preliminar tanque para almacenaje de hidrógeno. ACCIONA (documento Tanque_t3.pdf) | [4] Diseño preliminar tanque para almacenaje de hidrógeno. ACCIONA (documento Tanque_t3.pdf) | ||
− | |||
− | === | + | ===Anexos 1, 2 y 3=== |
En este informe se muestran distintas simulaciones realizadas sobre dos tipos de modelos: sólo el domo (caso A) y el conjunto domo y cilindro (caso B). Se pretenden determinar los niveles de presión interior a partir de los cuales aparece daño en la matriz y/o fibra en cada caso. Se evalúa no solo su localización inicial sino también su evolución al aplicar presión interior de forma progresiva hasta el valor nominal (22 MPa) y hasta una sobrecarga de 2,4 veces la presión nominal (52,8 MPa).
Se considerarán distintos espesores: 10 y 32 mm para el domo; 30 y 95 mm para el cilindro, ambos definidos por ACCIONA en los documentos: Tank.pdf [1] y informe simulación031008-2.pdf [2]. Adicionalmente se incluyen resultados preliminares para el modelo B con domo de espesor y dirección de fibras variables.
En ninguno de los casos se ha considerado el liner de aleación de aluminio.
Para realizar este estudio se ha escogido en todos los casos la geometría correspondiente al plano medio. Se ha incluido la tapa central del domo de diámetro 110 mm, y las condiciones de contorno estudiadas analíticamente en [3]. Los modelos geométricos estudiados son los siguientes:
Otras condiciones de los modelos se describen a continuación:
En las figuras 1 y 2 se muestran las mallas usadas para la simulación:
Estos modelos han sido realizados completamente con elementos de lámina BST, por lo que la geometría dibujada corresponde al plano medio de la geometría real.
Las propiedades de los materiales informados son las definidas en el documento [3] y que se muestran sintéticamente en la tabla 1:
Fibras de Carbono | ||||
Módulo de Young | 242 | GPa | ||
Módulo de Poisson | 0.2 | - | ||
Tensión de rotura | 3800 | MPa | ||
Densidad | 1810 | Kg/m3 | ||
Matriz Polimérica | ||||
Módulo de Young | 4 | GPa | ||
Módulo de Poisson | 0.353 | - | ||
Tensión de rotura | 59 | MPa | ||
Densidad | 1496 | Kg/m3 |
Localización | Matriz | Fibra | % de fibra | Ángulo de fibras | Espesor del layup [mm] |
Domo | Matriz polimérica | Fibras de carbono | 60 | ±10º | 10/32 |
Capas exteriores en cilindro | Matriz polimérica | Fibras de carbono | 60 | ±10º | 10/32 |
Capas interiores en cilindro | Matriz polimérica | Fibras de carbono | 60 | ±55º | 20/63 |
Para tener una visión global de las simulaciones que se describen en este documento se destacan sus principales diferencias en la tabla 2:
Caso | Modelo geométrico | Simulación | Espesor cilindro (mm) | Espesor domo (mm) | Espesor tapa central (mm) |
A* | se03.gid | se03-f2 | - | 10 | 100 |
A* | se03.gid | se03-k | - | 32 | 320 |
B** | hid-15b.gid | hid-15k2 | 30 | 10 | 100 |
B** | hid-15b.gid | hid-15m | 95 | 32 | 320 |
B** | hid-15b.gid | hid-15q | 95 | Variable entre 35 y 120 | 320 |
*Semiesfera con simetría
**Depósito completo con simetría transversal en cilindro y unión solidaria entre domo y cilindro |
La condición de carga informada en todas las simulaciones es una presión interior en función del tiempo según la curva de la figura siguiente:
En este apartado se muestran imágenes del daño en la matriz y/o fibra en el instante en que este se inicia así como su evolución en función del tiempo para las distintas simulaciones en nodos de la zona señalada en la figura 4. Se escoge esta zona de estudio por estar alejada de las singularidades (unión del cilindro y el domo en el caso B y la tapa en los casos A y B).
Los valores de referencia de los esfuerzos de sección Nxx (según los paralelos del domo) y Nyy (según los meridianos del domo) son los calculados analíticamente para paredes delgadas de material homogéneo lineal. Las expresiones de cálculo para estos valores de referencia son las siguientes:
donde:
R: es el radio interior del domo o del cilindro
Pint: es la presión interior aplicada que varía en función del tiempo
A continuación se muestran resultados del daño obtenido en la matriz polimérica (figura 5) y en las fibras de carbono (figura 6) para el instante de tiempo en que aparece daño en el anillo intermedio del domo (zona marrón de toma de resultados de figura 4). Dicho instante corresponde a una presión de 7,04 MPa, que es un 32% de la presión nominal (ver figura 3).
Tal y como se observa en la figura de daño en fibras (fig. 6), para este instante de tiempo el valor de daño es zero en todo el domo, lo que significa que no han empezado a dañarse. Cuando el valor de daño es 1 significa que está completamente dañado en toda su sección.
A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 7 y 8). Como a la tapa fictícia se ha dado un espesor diez veces mayor, la deformación es mínima en esta zona.
En la siguiente figura se puede ver la deformada de los elementos BST (elementos shell o de lámina que se han empleado en las distintas simulaciones) para una presión muy próxima a la nominal (92%).
A continuación se puede ver como evoluciona el daño en la matriz en los puntos representativos indicados en la figura 4. La evolución del daño se ha realizado en función de la presión del cilindro (fig. 10) y también a lo largo del tiempo (fig. 11) en que se ha aplicado en la simulación, descrito en la figura 3.
Las figuras que vienen a continuación describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy (al tratarse de elementos de lámina la Nzz no se obtiene). Los valores se han obtenido en los 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro.
En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje z, correspondiente al eje longitudinal del depósito. Los valores son referidos a la presión a la que se producen. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que esta parte de la geometría se desplaza hacia dentro del depósito.
El segundo modelo simulado empieza a dañar en la matriz a una presión que duplica el valor de la observada en el modelo anterior. Esto se ve reflejado a continuación en las figuras 17 y 18 que contienen los outputs de daño en matriz y fibras respectivamente. La presión para la cual aparece daño en la zona central (criterio mencionado ya en la anterior simulación) corresponde a una presión de 12,36 MPa, que es un 56% de la presión nominal.
En este caso (fig. 18) tampoco se produce daño en las fibras en este instante de tiempo crítico.
A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 19 y 20) para la presión en que aparece el daño. Como a la tapa fictícia se se ha dado un espesor diez veces mayor, la deformación es mínima en esta zona. Las deformaciones mayores se producen en la zona donde en la realidad física se une el domo con el cilindro (al igual que en el caso del daño).
Las figuras que siguen describen los esfuerzos de sección en las dos direcciones principales Nxx y Nyy en los mismos 3 puntos de la anterior simulación. En las figuras 24 y 26 se refieren a la presión interior a la que está sometido el domo. En las figuras 25 y 27 se refieren al tiempo de simulación a la que se encuentra el domo (la correspondencia entre tiempo de simulación y presión se encuentra en la figura 3).
En el caso del valor de referencia, no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. Es por este motivo que en el caso de la simulación mediante MEF (con orientaciones de fibra asignados), los valores Nxx quedan por debajo de los valores teóricos de referencia y en cambio las Nyy quedan por encima.
En la siguiente figura aparece el desplazamiento que se produce en la tapa en el eje longitudinal del depósito. Los valores son también función de la presión. Se puede observar que los valores son positivos, cosa que indica que en este caso la tapa también se desplaza hacia dentro del depósito.
Este modelo tiene tanto la parte del domo como la parte del cilindro y presenta la distribución del daño en su fase preliminar que se muestra en las figuras 29 y 30. También en esta ocasión el daño en las fibras es nulo. El instante de aparición del daño corresponde a 6,16 MPa y se localiza inicialmente en la parte de los anillos centrales del domo. Por lo tanto la distribución de daño inicial es muy diferente a la que se producía en los modelos sin parte cilíndrica.
A continuación se muestran las deformaciones principales a lo largo de toda la geometría (figuras 31 y 32). En este caso también se observa que la rigidez mayor de la tapa produce menores deformaciones en esta zona. En el cilindro, las deformaciones son bastante menores a las del domo. Todos los valores son positivos.
En el caso de las E2, se producen obtienen valores positivos en toda la geometría excepto en la parte del cilindro que se une con el domo, donde los valores son negativos.
A continuación se muestra la deformada para la presión nominal, de 22 MPa.
Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 34) y del tiempo (figura 35) en los tres nodos del anillo central de la figura 4.
En las figuras 36 a 43 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro. En todos los casos, los esfuerzos se refieren a presión y a tiempo de simulación. Tal y como se ha comentado anteriormente, en el caso analítico de referencia existe un solo Nii que se compara con los Nyy y a Nxx simulados. Los valores, al igual que en todas las simulaciones, se han obtenido en 3 puntos que siguen una línea meridional en el domo y en el cilindro.
Al igual que todas las simulaciones, los valores de Nyy y Nxx simulados se asemejan de forma importante en el caso de la parte del cilindro. En el caso del domo, el Nxx siempre queda por debajo del analítico y el Nyy siempre por encima debido a que el valor de referencia no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy. Las dos curvas de referencia en e cilindro corresponden a los valores obtenidos en la parte exterior y en la parte interior ya que el cilindro tiene un espesor importante y los valores difieren entre ellos.
Los desplazamientos que se producen en la tapa fictícia a lo largo del eje z son también positivas y de 45 mm de valor (los valores positivos indican que la tapa va hacia adentro).
Este modelo tiene la geometría del depósito completo (domo semiesférico + cilindro) con una simetría transversal en la sección situada en la mitad de su longitud. Cilindro y domo se consideran solidariamente unidos. La tapa tiene un espesor diez veces mayor que el resto del domo.
Bajo estas condiciones aparece daño a los 18.48 MPa de presión, que corresponden al 84% de la presión nominal. El daño se localiza inicialmente en zonas intermedias del domo. No aparece daño en el cilindro inicialmente y tampoco en las fibras.
Las siguentes figuras muestran las deformaciones E1 y E2. Las E1 son todas positivas y con valores mayores en las zonas dañadas. Las E2 tienen valores sustancialmente inferiores y de valores tanto positivos como negativos.
Las siguientes figuras muestran la evolución del daño respecto de la presión (figura 49) y del tiempo (figura 50) en los tres nodos del anillo central de la figura 4. Se puede observar que aparece daño cerca de la presión nominal (alrededor de los 19 MPa) de una forma brusca y luego, a medida que se incrementa la presión, el daño se incrementa con una pendiente menor.
En las figuras 51 a 58 se describen los esfuerzos de sección Nxx y Nyy para domo y cilindro referidas o a presión o a tiempo de simulación. Los valores de Nyy y Nxx simulados se asemejan de forma importante en el caso de la parte del cilindro. Recordar que en el caso del domo, el Nxx simulado queda por debajo del analítico y el Nyy por encima debido a que el valor de referencia no tiene en cuenta las orientaciones de fibra y, en el caso de una semiesfera, alcanza valores teóricos exactamente iguales para Nxx y Nyy.
Finalmente, en cuanto al desplazamiento producido en la tapa ficticia, observamos que los valores son significativamente menores que en el anterior modelo (de espesor inferior).
En este apartado se comparan algunos de los resultados obtenidos en las simulaciones con los resultados obtenidos mediante los cálculos analíticos mostrados en [3]. De este modo se pretende validar, en la medida de lo posible, los resultados por simulación mediante la comparación con los resultados analíticos. Las magnitudes que se comparan son:
Para una mejor comprensión del aspecto analítico en este documento también se incluirán los cálculos de [3] relacionados, en cada caso, con el parámetro a estudiar.
En este apartado se realiza el cálculo del estado de deformaciones para el domo en estado de servicio. El estado de deformación se obtiene a partir de las tensiones calculadas membranalmente (ver 3.1.1 de [3]) y del tensor constitutivo del material compuesto para el domo (ver Anexo 4.3 de [3]).
Debido a que la simulación llega a daño antes de llegar al estado de carga nominal, se ha realizado un cálculo no definido en [3] para conocer cuál es el valor del incremento de radio, que en base a los cálculos analíticos, debería tener el domo.
Para el cálculo por simulación se han verificado los radios iniciales y finales de la geometría para el instante en que la carga llega a un 32% de la nominal (cuando la matriz empieza a dañar en la zona media del domo). Los resultados del incremento de diámetro de la simulación se muestran en la figura 35:
A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante:
Del mismo modo que en el cálculo analítico se obtiene el alargamiento anular en la simulación:
En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para los alargamientos anulares en el caso A:
Para la predicción del daño en la matriz se compara la tensión de servicio en la matriz calculada analíticamente en [3] en el estado de servicio con el valor máximo que soporta la matriz (59MPa).
De este modo, considerando que el material se comporta de manera elástica y lineal para estados previos al daño, y sabiendo que la curva de presiones aplicada al depósito en la simulación es la que se muestra en la figura 3.
Se considera que el porcentaje de presión de servicio aplicable sin superar la tensión máxima admisible en la matriz sería:
Según esto se podría esperar un inicio del daño en la matriz para un 37,67% de la presión de servicio.
El cálculo por simulación se ha mostrado anteriormente en el modelo se03-f2, que es el que tiene las mismas condiciones que los cálculos analíticos mostrados en [3]. En este modelo, el daño se generaliza en la zona media de la tapa para un 32% de la presión nominal.
En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para el porcentaje de carga nominal en el que se inicializa el fallo:
Se impone una condición de compatibilidad circunferencial entre el domo y el cilindro, teniendo en cuenta los estados de tensión que se desarrolla en un punto de la unión entre ambos. De esta condición de compatibilidad resultará una presión
que representa la interacción entre las dos estructuras, como consecuencia del contacto entre ambas (unión solidaria). Este cambio de presión actuará incrementando la presión en el cilindro (estructura más rígida) y disminuyendo la presión en el domo (estructura menos rígida). Esto es:
Siendo la condición de compatibilidad entre cilindro y domo, la siguiente:
Teniendo en cuenta que:
y sustituyendo en la ec.(24) resulta,
Sustituyendo en esta ecuación
y
resulta la siguiente magnitud para el incremento de presión
Sustituyendo en esta expresión las magnitudes geométricas y mecánicas allí indicadas (ver Anexo), resulta
.
Para la comparación de los resultados se ha encontrado el valor de la presión en la zona de unión entre cilindro y domo tanto para el cilindro como para el domo. Con este cálculo se pretende encontrar los valores de ∆p, λCsim y λTsim y compararlos con los valores analíticos.
Para el cálculo de la presión en cada una de las partes (domo y cilindro) se han graficado los esfuerzos de sección (ver figura 41) y se ha encontrado la presión interior en cada caso a partir de las expresiones:
A partir de los valores de Nyy que se muestran en la gráfica para la presión nominal (t=0,0025 segundos) se encuentran los valores de la presión interior del domo y del cilindro:
Con lo que el incremento de presión es
En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para los factores de corrección:
Al igual que en el apartado anterior, aquí se estudia el estado de tensión en los materiales componentes del domo que están en contacto con el cilindro. El estado de deformación se obtiene a partir de las tensiones calculadas membranalmente (3.2 en [3]) y del tensor constitutivo del material compuesto para el cilindro (ver Anexo 4.3 en [3]).
Debido a que la simulación llega a daño antes de llegar al estado de carga nominal, se ha realizado un cálculo no definido en [3] para conocer cuál es el valor del incremento de radio, que en base a los cálculos analíticos, debería tener el domo.
Del mismo modo que en el caso anterior del domo se han realizado las verificaciones geométricas para la geometría con la unión. En este caso la deformada se ha tomado en un 28% de la carga nominal (cuando la matriz empieza a dañar en la zona media del domo). Los resultados del incremento de diámetro de la simulación se muestran en la figura 37:
A partir del diámetro inicial y final obtenido en la simulación se obtiene el incremento de radio mediante:
Del mismo modo que en el cálculo analítico se obtiene el alargamiento anular en la simulación:
En este apartado se muestra el error relativo entre los cálculos analíticos y los de simulación para los alargamientos anulares en el caso B:
En este apartado se muestran los resultados obtenidos por simulación para una propuesta de distribución de espesor y dirección de fibras variable en el domo calculada a partir de los criterios propuestos por ACCIONA en la referencia [4]. En las tablas 3 y 4 se muestran los ángulos de apilado y espesores aplicados en cada uno de los anillos indicados en la figura 4. Estos apilados y espesores están informados sobre el plano medio de la geometría correspondiente a los espesores 36,2 y 99,2 mm (ver figura 2), por lo que se asume provisionalmente un error mayor que en los casos de espesor constante en el domo.
Caso | Modelo geométrico | Simulación | Espesor cilindro (mm) | Espesor domo (mm) | Espesor tapa central (mm) |
B* | hid-15b.gid | hid-15q | 95 | Variable entre 35 y 120 | 320 |
*Depósito completo con simetría transversal en cilindro y unión solidaria entre domo y cilindro |
Coordenada axial aproximada (mm) | División en la geometría de simulación (ver figura 1) | Ángulo de apilado real aproximado (º) |
293 | D1 | ±10 |
250 | D2 | ±10 |
211 | D3 | ±12 |
171 | D4 | ±14 |
130 | D5 | ±16 |
90 | D6 | ±19 |
48 | D7 | ±31 |
25 | D8 | ±58 |
Capas en modelo | Radio (mm) | Thickness (mm) |
D7 y D8 | 1.38*-82 | 120 |
D6 | 82-123 | 98 |
D5 | 123-164 | 69.5 |
D4 | 164-205 | 54 |
D3 | 205-246 | 44 |
D2 | 246-287 | 37.5 |
D1 | 287-314.2 | 33.5 |
Tapa | 314.2 | 362** |
*El origen de coordenadas está situado en el polo del domo.
**Para aumentar la rigidez debida al conducto conectado al domo. |
En la figura 35 se muestran los espesores indicados en la tabla 5 y la curva de distribución correspondiente a la propuesta descrita en la referencia [4].
A continuación se muestran los resultados obtenidos en la simulación con la orientación de fibras y el espesor en cada anillo que se muestran en las tablas 3 y 4.
En este caso aparece daño a los 39,25 MPa de presión, que corresponden al 56% de la presión de explosión. El daño se localiza inicialmente en zona del domo que se une con el cilindro y en menor grado en las proximidades de la tapa. En toda la geometría no aparece daño en las fases iniciales de daño en la matriz. El cilindro no daña.
A continuación se muestra la deformada (factor 1) para 22 MPa de presión.
Las figuras 67 y 68 muestran la distribución de los esfuerzos de sección en las direcciones principales Nyy y Nxx. En el caso de los Nxx, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a Nyy, los valores son positivos excepto en el domo, justo en la parte de unión con el cilindro.
Las figuras 69 y 70 muestran la distribución de las deformaciones principales E11 y E22. En el caso de los E11, los valores son positivos a lo largo de todo el modelo. En lo que se refiere a las E22, los valores son positivos excepto en el cilindro, justo en la parte de unión con el domo.
Debido a que en la zona media del domo la matriz no llega a dañar, se han tenido que escoger nodos distintos a los mostrados para el resto de simulaciones. En la figura 59 se muestran los nodos en los cuales se ha realizado la toma de datos para el daño en matriz:
Del estudio de la simulación MEF se puede concluir que:
[1] Documento Tank.pdf
[2] Informe proceso de simulación. ACCIONA (documento informe simulación031008-2.pdf
[3] Cálculo de un Depósito de Hidrógeno a Presión construido en Material Compuesto por el método “filament-winding” – Cálculo elástico analítico, Sergio Oller, Barcelona, 2009. (documento: Tanque Hidrogeno-T Mezclas - ANALITICO.pdf).
[4] Diseño preliminar tanque para almacenaje de hidrógeno. ACCIONA (documento Tanque_t3.pdf)
Published on 01/01/2010
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