Usuario:
Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A2.2 - Desgaste de Micro/Nano Estructuras Adhesivas
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:2005
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Abrasión y desgaste Archard
El desgaste acumulado aumenta con carga normal y distancia de deslizamiento y disminuye con la dureza del sustrato, según Archard.
Grupo 2: Grupo 2: Acortamiento y rigidez
La pérdida de material acorta la seta y el acortamiento aumenta su rigidez efectiva.
Grupo 3: Grupo 3: Conformidad superficial
La mayor rigidez reduce la capacidad de conformarse a irregularidades del sustrato y disminuye el contacto real.
Grupo 4: Grupo 4: Contacto Hertziano y adhesión
La menor longitud reduce el radio de contacto y la adhesión cae más que proporcionalmente; se conserva el punto 0.8→0.72.
Grupo 5: Grupo 5: Grietas y Paris-Erdogan
Las grietas submicrométricas crecen con los ciclos y su tasa se acelera con el tamaño de grieta.
Grupo 6: Grupo 6: Fatiga Coffin-Manson
La deformación cíclica determina la vida a fatiga: mayor deformación implica menos ciclos tolerables.
Grupo 7: Grupo 7: Fallo funcional
El daño acumulado por grieta y fatiga determina el fallo y la pérdida de adhesión funcional.
ID:1164
Grupo 1: Grupo 1: Abrasión y desgaste Archard
Descripción
El desgaste acumulado aumenta con carga normal y distancia de deslizamiento y disminuye con la dureza del sustrato, según Archard.
Pregunta clave: ¿Cómo opera abrasión y desgaste archard?
El desgaste acumulado aumenta con carga normal y distancia de deslizamiento y disminuye con la dureza del sustrato, según Archard. La ley de Archard describe cómo se comporta ese desgaste: el volumen de seta que se pierde es proporcional a la carga normal que soporta la seta y a la distancia que recorre deslizándose sobre la superficie, pero es inversamente proporcional a la dureza de esa superficie —así, una superficie de roca o de concreto desgasta las setas adhesivas mucho más que una superficie de vidrio liso.
ID:5502
Grupo 2: Grupo 2: Acortamiento y rigidez
Descripción
La pérdida de material acorta la seta y el acortamiento aumenta su rigidez efectiva.
Pregunta clave: ¿Cómo opera acortamiento y rigidez?
La pérdida de material acorta la seta y el acortamiento aumenta su rigidez efectiva. Por ejemplo, una seta que se acorta hasta quedar en un ochenta por ciento de su longitud original retiene apenas un setenta y dos por ciento de su adhesión original: la pérdida de adhesión es proporcionalmente mayor que la pérdida de longitud que la origina. Cada vez que ese desgaste reduce la longitud de la seta adhesiva, cambia también su punto de rigidez óptima: una seta más corta se vuelve más rígida, y esa mayor rigidez reduce la capacidad de la seta para conformarse a las irregularidades de la superficie sobre la que camina el insecto. Esa misma pérdida de longitud tiene, además, un efecto directo sobre la adhesión de la seta: cuanto más corta se vuelve la seta, menor es el radio de contacto que logra establecer con la superficie —según describe la teoría de Hertz para el contacto entre superficies—, y la adhesión cae de forma más pronunciada que la propia longitud perdida.
ID:5503
Grupo 3: Grupo 3: Conformidad superficial
Descripción
La mayor rigidez reduce la capacidad de conformarse a irregularidades del sustrato y disminuye el contacto real.
Pregunta clave: ¿Cómo opera conformidad superficial?
La mayor rigidez reduce la capacidad de conformarse a irregularidades del sustrato y disminuye el contacto real.
ID:5504
Grupo 4: Grupo 4: Contacto Hertziano y adhesión
Descripción
La menor longitud reduce el radio de contacto y la adhesión cae más que proporcionalmente; se conserva el punto 0.8→0.72.
Pregunta clave: ¿Cómo opera contacto hertziano y adhesión?
La menor longitud reduce el radio de contacto y la adhesión cae más que proporcionalmente; se conserva el punto 0.8→0.72. Por ejemplo, una seta que se acorta hasta quedar en un ochenta por ciento de su longitud original retiene apenas un setenta y dos por ciento de su adhesión original: la pérdida de adhesión es proporcionalmente mayor que la pérdida de longitud que la origina. Esa misma pérdida de longitud tiene, además, un efecto directo sobre la adhesión de la seta: cuanto más corta se vuelve la seta, menor es el radio de contacto que logra establecer con la superficie —según describe la teoría de Hertz para el contacto entre superficies—, y la adhesión cae de forma más pronunciada que la propia longitud perdida.
ID:5505
Grupo 5: Grupo 5: Grietas y Paris-Erdogan
Descripción
Las grietas submicrométricas crecen con los ciclos y su tasa se acelera con el tamaño de grieta.
Pregunta clave: ¿Cómo opera grietas y paris-erdogan?
Las grietas submicrométricas crecen con los ciclos y su tasa se acelera con el tamaño de grieta. Estas grietas no crecen a un ritmo constante, sino que se aceleran a medida que la propia grieta se hace más grande, siguiendo el comportamiento descrito por la ley de Paris-Erdogan: cuanto más ha crecido ya una grieta, más rápido sigue creciendo en el siguiente ciclo. Cuanto mayor es esa deformación por ciclo, menor es el número de ciclos que la seta adhesiva logra soportar antes de que la grieta que crece en su punta termine por inutilizarla, cerrando así el proceso de desgaste que comenzó con el simple roce de la seta contra una superficie abrasiva.
ID:5506
Grupo 6: Grupo 6: Fatiga Coffin-Manson
Descripción
La deformación cíclica determina la vida a fatiga: mayor deformación implica menos ciclos tolerables.
Pregunta clave: ¿Cómo opera fatiga coffin-manson?
La deformación cíclica determina la vida a fatiga: mayor deformación implica menos ciclos tolerables. Cuanto mayor es esa deformación por ciclo, menor es el número de ciclos que la seta adhesiva logra soportar antes de que la grieta que crece en su punta termine por inutilizarla, cerrando así el proceso de desgaste que comenzó con el simple roce de la seta contra una superficie abrasiva. El crecimiento acelerado de esas grietas es lo que finalmente define cuánto puede durar una seta adhesiva: la vida útil de Coffin-Manson predice el número total de ciclos de adhesión y despegue que la seta adhesiva puede tolerar antes de fallar, en función de qué tan grande es la deformación que sufre en cada ciclo. En las puntas de las setas adhesivas, el desgaste deja además otra marca: aparecen grietas submicrométricas que crecen con cada ciclo de fatiga, es decir, con cada ciclo de adhesión y despegue que la seta realiza contra la superficie.
ID:5507
Grupo 7: Grupo 7: Fallo funcional
Descripción
El daño acumulado por grieta y fatiga determina el fallo y la pérdida de adhesión funcional.
Pregunta clave: ¿Cómo opera fallo funcional?
El daño acumulado por grieta y fatiga determina el fallo y la pérdida de adhesión funcional.
ID:5508