Resumen:
En esta tesis se estudió experimental y numéricamente la propagación de un pulso en un medio
no homogéneo. Dicho medio, está constituido por una cadena de péndulos acoplados con juntas
esféricas con fricción, suspendida verticalmente de uno de sus extremos. Se desarrolló un dispositivo
experimental que permite aplicar diferentes tipos de excitación, donde los parámetros a variar son
el desplazamiento horizontal y el tiempo. El fenómeno se grabó con una cámara de alta velocidad
para ser procesado con un programa de análisis de video, del cual, se obtuvieron los desplazamientos
nodales en el plano de vibración. Se desarrolló un modelo numérico mecanicista con el programa
LS-Dyna de elementos nitos, que permite estudiar la propagación de la onda. En éste, se establecieron
los eslabones como elementos rígidos y se perturbó inicialmente la cadena con una función de
desplazamiento en términos del tiempo. Las ecuaciones que describen la dinámica del sistema planteado,
se resuelven con el método de penalización e integración explícita en el tiempo. Se corroboró
que el pulso se propaga no linealmente, ya que su velocidad de fase cambia de manera espacial y
temporal. Aunque en realidad la tensión está en función del tiempo y la dirección de propagación
(a lo largo de la coordenada y), se encontró que la velocidad del pulso se describe con propiedad
al considerar que la tensión varía aproximadamente de forma lineal. Los resultados experimentales
y simulados concuerdan en la primera oscilación. Después de ésta, se presentó un comportamiento
producto de la interacción de las ondas reflejadas desde los extremos, cuyas velocidades y amplitudes
no son constantes.
Descripción:
Este trabajo trata sobre las oscilaciones de una cadena suspendida verticalmente por uno de sus
extremos, excitada inicialmente por un mecanismo rodillo-corredera que aplica un impulso dado.
Las características del movimiento de la onda que avanza en dirección vertical descendente, es el
objeto de estudio de esta tesis.
