DESARROLLO DE MODELOS DISCRETOS APLICADOS AL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO EN FRACTURA DE MATERIALES COMPUESTOS

  • Matías Braun Departamento de Construcciones, Facultad de Ingeniería, UNLP.
  • Claudio Rocco Departamento de Construcciones, Facultad de Ingeniería, UNLP.
  • Ignacio Villa Departamento de Construcciones, Facultad de Ingeniería, UNLP.
Palabras clave: Modelos Discretos, Materiales Compuestos, Mecánica de Fractura

Resumen

En el presente trabajo se propone estudiar el comportamiento en fractura de los materiales compuestos. Las ventajas que presentan los materiales compuestos, frente a los materiales tradicionales, ha permitido extender su uso a una amplia variedad de industrias, donde se incluye la automotor, militar, aeroespacial y naval, caracterizándose por la tendencia a ir sustituyendo componentes estructurales fabricados con materiales tradicionales. Por estos motivos, es importante poder desarrollar herramientas que permitan estudiar el comportamiento mecánico de estos materiales, y así poder optimizar el diseño de los componentes estructurales.

Como es sabido, el avance de las herramientas computacionales ha dado lugar al desarrollo de modelos numéricos que permiten estudiar problemas complejos, que mediante técnicas analíticas serían inabordables. El método numérico más utilizado en el campo de la mecánica de sólidos y del análisis estructural, es el Método de los Elementos Finitos (MEF). Este método ha probado ser una herramienta muy fiable en muchas áreas, sin embargo, tiene algunas limitaciones en el análisis de problemas de fractura donde las trayectorias de las fisuras son, a priori, desconocidas.

Se han propuesto otros modelos denominados Métodos sin Malla, como puede ser el Método de Galerkin sin Elementos, el Método del Punto Material, entre muchos otros. Todos estos métodos se caracterizan por intentar solventar las dificultades que se presentan cuando el método numérico requiere de una malla.

Sin lugar a duda, estos nuevos modelos han logrado grandes avances en el análisis de problemas de fractura. Sin embargo, estas modificaciones han dado lugar a formulaciones cada vez más complejas, que en muchos casos se ha visto traducido en un aumento del coste computacional.
En el afán por desarrollar modelos numéricos más simples, que sean capaces de predecir trayectorias de fisuras complejas, han surgido los denominados modelos discretos. La facilidad que presentan estas formulaciones ha promovido, el desarrollo de numerosos métodos, en los cuales la diferencia más relevante que existe entre ellos es la manera de relacionar las fuerzas de interacción con las propiedades macroscópicas del material.

Las ventajas que presentan estos modelos discretos, sumado al interés por desarrollar modelos que permitan predecir el comportamiento de los materiales avanzados, ha estimulado el desarrollo de métodos alternativos capaces de modelar materiales que presentan algún tipo de anisotropía, como los materiales compuestos.

Los modelos discretos aplicados a materiales compuesto, desarrollados hasta el momento, presentan ciertas limitaciones, como por ejemplo el hecho de que son formulaciones bidimensionales que impiden el estudio de problemas de impacto en la dirección perpendicular al plano.
En este trabajo se propone seguir avanzando en el desarrollo de modelos numéricos que permitan estudiar el comportamiento de materiales compuestos, frente a problemas de propagación y estabilidad de fisuras, intentando solventando las limitaciones presentes en los modelos actuales. Para esto se propone utilizar la metodología propuesta en el trabajo llevado a cabo por Wang et al. (2009) para materiales isótropos, adaptándola para materiales ortótropos. Primero proponiendo un modelo bidimensional, para posteriormente realizar un modelo tridimensional que permita estudiar problemas más complejos, así como también modelar estructuras tipo sándwich.

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Publicado
2019-04-03
Cómo citar
Braun, M., Rocco, C., & Villa, I. (2019). DESARROLLO DE MODELOS DISCRETOS APLICADOS AL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO EN FRACTURA DE MATERIALES COMPUESTOS. Investigación Joven, 6(Especial), 179-180. Recuperado a partir de https://revistas.unlp.edu.ar/InvJov/article/view/7103