Foros Ciencias Galilei

Hola a todos,

He descubierto esta página, y agradezco mucho la labor que están realizando para la difusión del conocimiento.

Espero que podáis ayudarme o guiarme con un trabajo que estoy realizando.
Para el diseño de un submarino, debo tener claro las solicitaciones que éste recibe y los requisitos que debe cumplir el material.

Por el momento, he calculado la presión hidrostática que recibirá. Por ejemplo, a 2000m:
p = p₀+ρ·g·h = 101325 Pa + 1028 kg/L · 9,80065 m/s² · 2000m ≈ 20,3 MPa

Debo tener en cuenta que el material trabajará a compresión, y esta presión me parece bastante baja, lo cual me hace dudar. Creía que las presiones serían mucho más altas.
Por este lado, debería buscar un material con un límite elástico mayor a 20,3 MPa.

Por otro lado, otro requisito deseable del material es que éste soporte una grieta pasante de todo el material, de modo que al hacerse una grieta éste no rompa de manera frágil, si no dúctil. Éste suele ser un requisito para contenedores a presión.

Ahora bien, aquí ya no sé qué ecuación de tenacidad a la fractura usar. Dispongo de alguna ecuación para contenedores con presiones internas, que no creo que sean aplicables para presiones externas (Por ejemplo: K_I = 1,12σ√(πa/Q) (siendo Q una función que depende de la resistencia del material y de la grieta "a")).

¿Podríais guiarme?
¿Qué otra solicitación recibiría un submarino, además de la presión hidrostática?

Cualquier consejo me será de gran ayuda.
Muchas gracias por vuestra paciencia.

Hola Ragnor, bienvenido al foro.

Como no tengo mucha idea de este tema (más bien de ingenieros) he estado echando un vistazo y he encontrado esto:

Submarino (Wiki)

Viene algunos datos interesantes en cuanto a materiales y demás.

Gracias por la bienvenida y por la información.

Por lo que veo, una presión de 10 - 20 MPa es normal, aunque no me parezca excesiva (y menos a compresión).

Tras investigar más, creo que no debería usar la tenacidad a la fractura, puesto que está trabajando a compresión (lo que cierra la grieta y en ningún caso de produce una propagación de la grieta).
Creo que trataré de seguir el criterio de Von Mises.

Un saludo.

Actualizo este post porque sigo en ello, y a raíz de nuevas dudas que me han surgido a partir de otro post () sobre el mismo trabajo.

Estoy algo más encaminado pero sigo teniendo dudas.

Según distintas fuentes, una esfera bajo el agua experimenta una presión elástica (si es de pared delgada) igual a:
p = (2Et²) / (√[3(1-μ²)]r²) (Donde p es la presión, E es el módulo de Young, μ es el coeficiente de Poisson y r es el radio de la esfera -- asumo que externo)
Asimismo, para una esfera de pared delgada, la tensión que soporta es igual en todos los ejes, y ésta es igual a:
σ = (pr) / (2t)

Igualando ambas expresiones, acabo obteniendo que:
t/r = (σ/E)*√[3(1-μ²)]r²

Es decir, que la relación del espesor con el radio depende de σ/E.

No sé si conoceréis el método de selección de Ashby, pero se basa en índices de materiales en función de estas relaciones. Para este caso, tendría una pendiente de 1 (haciendo logaritmos). Lo cual me da un resultado erróneo.
La pendiente que debería obtener tendría que ser negativa, pero en cualquier caso obtengo pendientes positivas.

No quiero liaros mucho con esta metodología, así que únicamente me gustaría preguntaros si he errado en mi planteamiento o resolución, o si por el contrario es todo correcto.
¿Se os ocurre otra manera de resolverlo? ¿Qué otras ecuaciones sobre este tema podría aplicar en este caso?

Gracias, un saludo.