Efecto de los patrones de texturización y dopaje en fricción seca

Resumen

La fricción es un fenómeno físico que afecta a todos los aspectos de la vida. Recientemente se ha descubierto que Da Vinci realizó estudios sobre fricción a finales del siglo XV, dando así, el comienzo de la tribología, pero estos estudios han pasado desapercibidos durante mucho tiempo. Ya en el siglo XVII el físico francés Amontons "redescubrió" la fricción. Después de seis siglos aún está siendo estudiada, y queda mucho recorrido para comprender el fenómeno físico por completo. La complejidad del problema está en las diferentes escalas del fenómeno, micróscopica y macroscópica. También es diferente el comportamiento de la fricción bajo condiciones estáticas y dinámicas. El fenómeno físico de la fricción es muy sensible a los valores de los parámetros definitorios, llegando a presentar comportamientos caóticos. Se han desarrollado diferentes modelos, que, con sus simplificaciones, son válidos para ciertos casos, aunque no existe, por el momento, una ley general de fricción. Se ha utilizado, en esta tesis, el método de redes para la resolución de varios casos de fricción seca, como son las superficies texturizadas y dopadas, en microescala y nanoescala, comprobando los efectos que estos tienen sobre la fricción. En el Capítulo 2 se ha hecho una revisión de las diferentes formulaciones del fenómeno de la fricción, de las superficies involucradas en el fenómeno y del planteamiento de los problemas que serán analizados en esta tesis. En el Capítulo 3 se ha revisado el método de cálculo que usa el programa NGSpice, se han obtenido las gráficas de error para los métodos numéricos empleados y, para concluir, se ha analizado la estabilidad del sistema mediante el uso de los exponentes de Lyapunov. El Capítulo 4 está centrado en el diseño de los diferentes modelos en red, así como las condiciones iniciales de cada problema. El código ha sido desarrollado con Octave para tener un proceso automatizado de escritura, que posteriormente, NGSpice leerá para poder obtener las corrientes y diferencias de potencial presentes en circuitos, mediante unas ecuaciones similares a las de fricción, y poder obtener la solución numérica del problema. En el Capítulo 5 se presentan los resultados de los diferentes modelos en red con los diferentes casos a los problemas planteados en el Capítulo 2. Los resultados obtenidos se han comparado con estudios realizados por otros investigadores, que han usado otros programas de cálculo, de este modo se ha podido comprobar la fiabilidad del método de redes