Modelado numérico de un elastómero (NBR) sometido a carga axial

Numerical modeling of an elastomer (NBR) subjected to axial load

Ivan Zuñiga-Cid
(https://orcid.org/0000-0002-1402-6936)
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, MÉXICO

Elvis Coutiño-Moreno
(https://orcid.org/0000-0003-2455-2574)
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, MÉXICO

Quirino Estrada-Barbosa
(https://orcid.org/0000-0003-0623-3780)
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, MÉXICO

Gilberto Soto-Mendoza
(https://orcid.org/0000-0001-7357-9445)
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, MÉXICO

Recibido 24-04-2022, aceptado 01-07-2022.

Resumen

Actualmente el mercado de la manufactura de productos exige la mejora de los materiales con menor costo y una mayor calidad. El presente trabajo se realizó en una empresa de giro automotriz en México donde se manufacturan mangueras hidráulicas de alta presión, esta empresa busca innovar los materiales para poder competir contra otras marcas. Realizar productos con nuevos materiales implica realizar pruebas experimentales que implican tiempo y costo. Con este proyecto se buscó reducir el tiempo y el costo de las pruebas analizando el elastómero con herramientas CAD/CAE. El material base de las mangueras es un elastómero, por lo tanto, se realizó una metodología para obtener el modelo numérico con las propiedades hiperelásticas para conocer el comportamiento antes de llevarse a pruebas de construcción. El análisis de elementos finitos se realizó con un software especializado, que permitió el análisis de elastómeros con base a la metodología de la ASTM D412, referente a pruebas de hules vulcanizados sometidos a presión, estableciendo la geometría y las condiciones fronteras. Con el estudio se encontró que modelo constitutivo con mayor aproximación al comportamiento hiperelástico para hules vulcanizados fue el modelo de Marlow.

Abstract

Currently the product manufacturing market demands the improvement of materials with lower cost and higher quality. The present investigation was developed in an automotive factory in Mexico where high-pressure hydraulic hoses are manufactured, this company search to innovate the materials to be able to compete against other brands. Making products with new materials implies develops experimental tests that involve time and cost. This project sought to reduce the time and cost of testing by analyzing the base material with CAD/CAE tools. The base material of the hose is an elastomer, therefore a methodology for obtain the model number with the hyperplastic properties to know the behavior before taking construction tests. The finite element analysis was performed with specialized software, which allowed the analysis of elastomers based on the ASTM D412 methodology, referring to tests of vulcanized rubbers subjected to pressure, establishing the geometry and boundary conditions. The study found that the constitutive model with the closest approximation to the hyperplastic behavior for vulcanized rubber was the Marlow model.

Palabras clave: elastómero, hiperlasticidad, ASTM D412, CAD/CAE, Marlow.
Index terms: elastomer, hyperactivity, ASTM D412, CAD/CAE, Marlow.

ISO 690 reference:
Zuñiga-Cid, Ivan; Coutiño-Moreno, Elvis; Estrada-Barbosa, Quirino; Soto-Mendoza, Gilberto, 2022, Modelado numérico de un elastómero (NBR) sometido a carga axial, Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 26, no. 2, ISSN 2594-2921, e260206, DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v26n2a06