Estudio del comportamiento no lineal de materiales metálicos sometidos a vibraciones ultrasónicas de alta intensidad

Abstract

Se presenta en esta Memoria de Tesis un estudio del comportamiento no lineal de materiales metálicos sometidos a vibraciones ultrasónicas de alta intensidad, realizado mediante el análisis de los dos tipos mixtos de andas que aparecen en las aplicaciones prácticas de este trabajo. Se comienza el estudio por una revisión de la teoría de la elasticidad no lineal a partir de la que se obtiene la ecuación de ondas para perturbaciones de amplitud finita. Se continua con el desarrollo de distintos modelos teóricos adaptados a los tipos de ondas de interés. En primer lugar, se describe un modelo unidimensional de tercer orden para ondas extensionales progresivas realizado mediante el método de las aproximaciones sucesivas. Se detalla seguidamente, la construcción del correspondiente modelo para onda estacionaria mediante la aceptación del principio de superposición, y se aplica a diversas geometrías resonantes. En segundo lugar, se presentan los modelos de segundo orden desarrollados para ondas flexionales, tanto progresivas como estacionarias. Los principios básicos aplicados para la construcción de dichos modelos son los mismos que en los correspondientes a ondas extensionales aunque el aparato matemático resulta considerablemente mas complicado. El modelo para ondas estacionarias ha sido aplicado a geometrías escalonadas, también en este caso. El estudio experimental se ha llevado a cabo sobre barras escalonadas de ti 6al 4v y duraluminio vibrando extensional y flexionalmente. Se ha utilizado un transductor de banda estrecha con gran capacidad de potencia para la excitación de las vibraciones en estudio. La experimentación se ha realizado siempre manteniendo constante la temperatura de las muestras y la adquisición de datos utilizando métodos no invasivos para evitar calentamientos locales y modificaciones en la forma de vibración.