Theoretical, experimental and numerical analysis of mechanical and contact behaviours of a thermoplastic polyurethane elastomer used as cover rope in lift industry

Résumé

Los elastómeros termoplásticos de poliuretano (TPU) son materiales elastroméricos que se pueden procesar caletándolos sin destruirlos. Además del comportamiento mecánico típico de los elastómeros (baja dureza, muy deformables elásticamente, alta tenacidad...), estos elastómeros presetan alta resistencia a la abrasión y a fatiga por flexión. Por ello, resultan ser convenientes como recubrimiento de reducir el tamaño de las poleas y homogeneizar las presiones sobre ellas. Por tanto, para lograr entender el comportamiento de los recubrimientos de TPU sobre las poleas, se debe estudiar su comportamiento en contacto. En esta tesis se ha llevado a cabo el estudio teórico, experimetnal y numérico del comportamiento de un TPU de tipo éter procesado por extrusión en contacto con un material mucho más rígido (fundición gris laminar). Para ello el comportamiento en contacto se ha dividido en dos partes: contacto normal y tangencial. De esta forma ha sido necesario la obtención de un modelo de comportamiento mecánico del TPU a bajas deformaciones (<100%) y de un modelo de rozamiento entre el TPU y la fundición. De esta forma se ha obtenido un modelo visco-hiperelástico analítico para el TPU que considera la historia de las deformaciones sufridas y que ha sido implementado en el cálculo numérico mediante una técnica iterativa basada en los elementos finitos. También se ha propuesto un modelo de rozamiento analítico en función de la velocidad de deslizamiento y la presión de contacto que ha sido implementado localmente en el cálculo numérico mediante elementos finitos. Finalmente ambos modelos han sido validados en simulaciones entre el TPU y la fundición tanto en contacto normal (indentación) como en contacto tangencial (deslizamiento).