Title
Analytic Study of the Stress State on a Non-Deformable Disc Subject to Diametral Compression
Titulo
Estudo analítico do estado de esforços em um disco indeformável diante de carga diametral
Resumen
Determinar analíticamente el estado de esfuerzos de especímenes tipo disco sometidos a cargas diametrales es un problema actual de la mecánica de materiales. Estas aproximaciones contribuyen a diseñar de manera acertada nuevos ensayos que permiten caracterizar mecánicamente los materiales, las pruebas necesarias en sectores como la industria del concreto, la mecánica de rocas y de otros materiales de construcción. Una de las últimas propuestas analíticas para la solución del problema se encuentra en el trabajo de Markides, Kourkoulis y Chatzistergos, que muestra un sistema de ecuaciones con el cual obtener la distribución de esfuerzos internos dentro del disco de material indeformable. En el presente artículo se desarrolla un programa de cálculo construido en lenguaje de programación Fortran, a fin de estudiar la variación del estado de esfuerzos dentro del disco a medida que varía la distribución de la carga en el perímetro de la muestra, área relacionada con el ángulo interno ω0 medido desde el centro del disco y que barre el límite del área de contacto. En particular se busca, mediante esta fase experimental numérica, establecer el rango de valor de ω0 en el que los esfuerzos del disco presenten un estado de compresión. Los resultados entregan la distribución de los esfuerzos radial σrr, tangencial σθθ y cortante τrθ para el caso geométrico establecido en la presente investigación, y como resultado más importante se destaca que el estado del disco está controlado por esfuerzos de compresión para un valor ω0 = 30º
Palabras clave
mecánica de materiales, esfuerzos, compresión, programación, disco brasilero
Abstract
One of the current issues in the mechanics of materials field is to perform an analytic determination of the stress state of non-deformable disc-type specimens subject to diametral compression. The present approach searches to contribute to the accurate design of new tests that allow a mechanic characterization of materials, tests required in sectors such as the concrete industry, rock mechanics and mechanics of other construction materials. One of the latest analytic proposals to solve the problem is found in the work of Markides, Kourkoulis and Chatzistergos, which shows an equation system with which to obtain the distribution of internal stress within a non-deformable disc. The present article illustrates the development of a calculation program built in Fortran programming language, with aims to study the change of stress states within the disc as the distribution of the compression varies in the perimeter of the sample, an area related to the internal angle ω0 measured from the center of the disc and reaches the limit of the contact area. Specifically, this experimental numerical stage seeks to establish the range of values of ω0 in which the stress of the disc presents primarily a compression state. The results show the distribution of radial σrr, tangential σθθ and shear τrθ stress for the geometrical case established in the present investigation. Moreover, it highlights that the state of the disc is controlled in particular by compression stress for a value of ω0 = 30º
Keywords
Mechanics of materials, stress, compression, programming, brazilian disc
Resumo
Determinar analiticamente o estado de esforços de espécimes tipo disco submetidos a cargas diametrais é um problema atual da mecânica de materiais. Estas aproximações contribuem para desenhar de maneira acertada novos ensaios que permitem caracterizar mecanicamente os materiais, as provas necessárias em setores como a indústria do concreto, a mecânica de rochas e de outros materiais de construção. Uma das últimas propostas analíticas para a solução do problema se encontra não trabalho de Markides, Kourkoulis e Chatzistergos, que mostra um sistema de equações com o qual obter a distribuição de esforços internos dentro do disco de material indeformável. Neste artigo se desenvolve um programa de cálculo construído na linguagem de programação Fortran, a fim de estudar a variação do estado de esforços dentro do disco à medida que varia a distribuição da carga não perímetro da mostra, área relacionada com o ângulo interno ω0 medido desde o centro do disco e que barre o limite da área de contato. Em particular se busca, mediante esta fase experimental numérica, estabelecer o rango de valor de ω0 no que los esforços do disco apresentem um estado primordialmente de compressão. Os resultados entregam a distribuição dos esforços radial σrr, tangencial σθθ e cortante τrθ para o caso geométrico estabelecido nesta pesquisa, e como resultado mais importante se destaca que o estado do disco está controlado particularmente por esforços de compressão para um valor ω0 = 30º
Palavras clave
mecânica de materiais, esforços, compressão, programação, disco brasileiro
Fecha de recepción
7 de enero de 2013
Fecha de aceptación
18 de abril de 2013
Fecha de publicación
2013-06-01
Licencia Creative Commons
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Tipo de documento
Artículos de investigación
Editorial
Universidad de La Salle. Ediciones Unisalle
Citación recomendada
Torres Prada, Adolfo Camilo; Lamus Báez, Fabián Augusto; Bahamón Blanco, Sebastián; and Vesga Medina, Juan Sebastián
(2013)
"Estudio analítico del estado de esfuerzos en un disco indeformable ante carga diametral,"
Épsilon:
No.
20
, Article 2.
Disponible en:
