Resumen

Se presenta una solución analítica termoelástica en estado estacionario para un cilindro hueco multicapa, compuesto por un número arbitrario de fases y sometido a un gradiente radial de presión y temperatura. Suponiendo que cada fase es homogénea y térmicamente isótropa y variando los parámetros constitutivos mecánicos y térmicos, se ha realizado un análisis de sensibilidad con el fin de aplicar finalmente el estudio al comportamiento mecánico de una tubería industrial compuesta por tres fases (acero, revestimiento aislante y polietileno) bajo la acción de las condiciones de carga mencionadas. Haciendo referencia a un criterio clásico de Hencky-von Mises, se han llevado a cabo los perfiles de tensiones a lo largo del espesor de las capas, localizando también el inicio de la plasticidad en función de las variaciones de temperatura, las propiedades del material y los rasgos geométricos que caracterizan la estructura compuesta de interés. Al final, algunos resultados numéricos de interés práctico en las aplicaciones de ingeniería se han especializado a tres diferentes materiales de revestimiento aislante (poliuretano expandido, vidrio laminado, y espuma sintáctica), para resaltar los casos en los que las propiedades térmicas y las cargas pueden interferir significativamente con la respuesta mecánica en tuberías, en términos de tensiones, de esta manera sugiriendo posibles estrategias para evitar fallos inesperados y apoyando el diseño estructural óptimo de estos sistemas.

• Materias:Análisis Matemático Matemáticas Algebra Ingeniería Lógica matemática
• Subjects:Mathematical Analysis mathematics Algebra Engineering Mathematical logic
• Palabras claves:Termoelástica en estado estacionario; cilindro hueco multicapa; fases; análisis de sensibilidad; comportamiento mecánico; tubería industrial; condiciones de carga; criterio de Hencky-von Mises; perfiles de tensión; plasticidad; variaciones de temperatura; propiedades de los materiales; características geométricas; estructura compuesta; materiales de revestimiento aislantes; propiedades térmicas; cargas; respuesta mecánica; tuberías; tensiones; diseño estructural óptimo.
• Keywords:Steady-state thermoelastic; multilayer hollow cylinder; phases; sensitivity analysis; mechanical behaviour; industrial pipeline; load conditions; Hencky-von Mises criterion; stress profiles; plasticity; temperature variations; material properties; geometrical features; composite structure; insulated coating materials; thermal properties; loads; mechanical response; pipes; stresses; optimal structural design