Dinámica no lineal de sistemas multicuerpo flexibles mediante algoritmos conservativos

Abstract

Esta tesis se centra en el estudio de la dinámica no lineal de sistemas multicuerpo. Se entiende como tales los compuestos por sólidos rígidos y deformables conectados mediante distintos tipos de uniones y con elementos discretos activos como muelles y amortiguadores. Se considera que los cuerpos deformables pueden experimentar grandes desplazamientos y deformaciones y están representados por modelos de tipo hiperelástico. El medio continuo de cada sólido deformable se discretiza mediante técnicas de elementos finitos. La configuración del sistema se parametriza mediante las coordenadas cartesianas de puntos que constituyen un conjunto de parámetros dependientes y las restricciones se imponen mediante el método de penalización. Este procedimiento permite representar de una forma simple y sistemática, la dinámica del sistema global mediante un único conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias. Se propone para la integración temporal del movimiento un método del tipo energía-momento que conserva de forma exacta la cantidad de movimiento, el momento cinético y la energía total en sistemas conservativos. Este método proporciona una gran fiabilidad a los resultados calculados en simulaciones de larga duración, y además supera los problemas tradicionalmente asociados al empleo del método de penalización, concretamente el mal condicionamiento numérico. El resultado es un método robusto y fiable que puede ser aplicado eficazmente en una amplia gama de sistemas multicuerpo flexibles de aplicación práctica.