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

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

Desarrollo de modelos discretos aplicados al estudio del comportamiento en fractura de materiales compuestos

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.Universidad Nacional de La Plat

Desarrollo de modelos discretos aplicados al estudio del comportamiento en fractura de materiales compuestos

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.Universidad Nacional de La Plat

Desarrollo de modelos discretos aplicados al estudio del comportamiento en fractura de materiales compuestos

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.Universidad Nacional de La Plat

Modeling Response Variables in Taguchi Design Parameters Using CART and Random Forest Based Systems

[EN] Taguchi parameter design is a quality approach to design better products and processes, less sensitive to changes of the environmental and productive conditions. Robustness against changes in factors affecting processes is the key concept. Some recent papers have used a two steps methodology to improve parameter design. The first step determines the objective function using Artificial Neural Networks (ANN) to predict the value of the response variable when factors are in some specific levels (different to those included in the experiments). The second step looks for the optimal parameter combination. Our proposal here is centered in improving the first of these two steps, and consists in the development of new systems to model the response variable, based in Classification and Regression Trees (CART) and in Random Forest (RF), as an alternative to ANN and with the aim of creating a more robust strategy.Villa M, A.; Carrión García, A.; San Matías Izquierdo, S. (2012). Modeling Response Variables in Taguchi Design Parameters Using CART and Random Forest Based Systems. Communications in Dependability and Quality Management. 15(4):5-15. http://hdl.handle.net/10251/59860S51515

Diseño de parches de material compuesto utilizando un algoritmo de optimización topológica

En este trabajo se ha propuesto un algoritmo de optimización topológica aplicado a materiales ortótropos, implementado en el lenguaje de programación MatLab y el código comercial de Elementos Finitos (EF) Abaqus/Standard. Para evaluar la capacidad del modelo se ha estudiado el caso de una placa de aluminio con una fisura inclinada, reparada con parches de material compuesto, colocados en ambas caras de la placa. Para evaluar la eficiencia de los parches, se ha calculado el Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) en modo I y II. Los resultados obtenidos se han comparado con el estudio llevado a cabo por Ramji. Este análisis comparativo ha permitido evidenciar el potencial del algoritmo de optimización topológica desarrollado para ser aplicado al diseño eficiente de parches.Facultad de Ingenierí

Influencia de la calidad del hormigón en el refuerzo con láminas de fibras de carbono de vigas de hormigón armado

En este trabajo se analiza la influencia de la calidad del hormigón en el comportamiento mecánico de vigas de hormigón armado reforzadas con láminas de fibras de carbono. Para llevar a cabo el estudio se ha desarrollado un modelo de análisis por el Método de los Elementos Finitos (MEF), implementado en el código comercial Abaqus/Standard. El comportamiento no lineal, tanto del material correspondiente a las barras de acero como a la masa de hormigón y a las fibras de carbono, se ha llevado a cabo mediante los modelos constitutivos correspondientes a cada uno de ellos. Los resultados obtenidos ponen en evidencia la influencia de la calidad del hormigón así como del número de láminas de fibra de carbono en el diseño del refuerzo, constituyendo el modelo una herramienta muy potente para el diseño de refuerzos estructurales y/o el establecimiento de las condiciones de seguridad en servicio de vigas reforzadas.Publicado en Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.Facultad de Ingenierí

Influencia de la calidad del hormigón en el refuerzo con láminas de fibras de carbono de vigas de hormigón armado

En este trabajo se analiza la influencia de la calidad del hormigón en el comportamiento mecánico de vigas de hormigón armado reforzadas con láminas de fibras de carbono. Para llevar a cabo el estudio se ha desarrollado un modelo de análisis por el Método de los Elementos Finitos (MEF), implementado en el código comercial Abaqus/Standard. El comportamiento no lineal, tanto del material correspondiente a las barras de acero como a la masa de hormigón y a las fibras de carbono, se ha llevado a cabo mediante los modelos constitutivos correspondientes a cada uno de ellos. Los resultados obtenidos ponen en evidencia la influencia de la calidad del hormigón así como del número de láminas de fibra de carbono en el diseño del refuerzo, constituyendo el modelo una herramienta muy potente para el diseño de refuerzos estructurales y/o el establecimiento de las condiciones de seguridad en servicio de vigas reforzadas.Publicado en Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.Facultad de Ingenierí

Desarrollo de un algoritmo de optimización topológica aplicado al diseño de parches de material compuesto

En el presente trabajo se ha propuesto un algoritmo de optimización topológica aplicado a materiales ortótropos, implementado en el lenguaje de programación MatLab y el código comercial de Elementos Finitos (EF) Abaqus/Standard. Para evaluar la capacidad del modelo se ha estudiado el caso de una placa de aluminio con una fisura inclinada, reparada con parches de material compuesto, colocados en ambas caras de la placa. Para evaluar la eficiencia de los parches, se ha calculado el Factor de Intensidad de Tensiones (FIT) en modo I y II, en el extremo de la fisura. Los resultados obtenidos se han comparado con el estudio llevado a cabo por Ramji et al.. Este análisis comparativo ha permitido evidenciar el potencial del algoritmo de optimización topológica desarrollado para ser aplicado al diseño eficiente de parches.Sección: Construcciones.Facultad de Ingenierí

Application of a linear elastic model to the study of crack stability in concrete dams

En este trabajo se presentan los resultados de un análisis numérico llevado a cabo para la determinación del Factor de Intensidad de Tensiones en Modo Mixto, KI y KII, correspondiente al caso típico de una presa de hormigón fisurada sometida a una acción sísmica. El modelo numérico se ha implementado en el código comercial de elementos finitos Abaqus/Standard. La geometría adoptada se corresponde a la presa de Koyna, con la salvedad de que se ha incorporado una fisura paralela al plano horizontal. Con la finalidad de evaluar la importancia de garantizar un buen sellado de la fisura, mediante la inyección de resinas epoxis, se ha realizado un segundo estudio paramétrico en el que se ha considerado el sellado parcial de la fisura. Los resultados del estudio permiten establecer cuáles son las fisuras que más comprometen la integridad estructural de la presa frente a acciones sísmicas.In this paper, the results of a numerical analysis to obtain the stress intensity factor in mixed mode, KI and KII, in a cracked concrete dam submitted to seismic loads are presented. The numerical model was implemented in the commercial finite element code Abaqus/Standard. Koyna dam geometry was used, including a crack parallel to the horizontal plane. In order to evaluate the importance of guaranteeing an adequate crack sealing using epoxy resin, a second parametric study was done considering partial crack sealing. The study results allow determining the cracks that endangered the dam structural integrity under seismic loads.Facultad de Ingenierí