Modelado de daños y fallos de estructuras de materiales compuestos utilizando el código Pam-Crash
Autores: Martin-Santos, Eduardo; Barbu, Lucia G.; Cruz, Pablo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado de daños y fallos de estructuras de materiales compuestos utilizando el código Pam-Crash
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelos constitutivos
Materiales compuestos
Software Pam-Crash
Daño progresivo
Elementos finitos
Industria automotriz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La simulación de estructuras de materiales compuestos requiere modelos constitutivos complejos, que normalmente necesitan mallas finas para obtener una predicción precisa de su comportamiento. El software Pam-Crash ha sido utilizado durante varios años en la industria automotriz y se ha demostrado ser una herramienta eficiente para simular estructuras metálicas, obteniendo buenas correlaciones en un tiempo computacional rápido. Sin embargo, los modelos constitutivos para materiales compuestos en Pam-Crash presentan algunas dificultades: algunos materiales no pueden ser modelados adecuadamente y los resultados predictivos dependen del refinamiento de la malla. Este trabajo propone una solución para predecir el daño progresivo de materiales compuestos en Pam-Crash, que escala la energía disipada por los mecanismos de daño y verifica la viabilidad de modelar el comportamiento del material, teniendo en cuenta el tamaño recomendado de elementos finitos en la industria automotriz. La solución propuesta se aplica a la simulación de especímenes de agujero abierto para evaluar la consistencia de la resistencia última. Posteriormente, se aplica a la simulación de especímenes de tensión compacta para verificar la consistencia del comportamiento de propagación de grietas. Al considerar el tamaño objetivo de los elementos finitos en la definición de la tarjeta de material, las predicciones muestran una gran mejora en la equivalencia de resultados entre diferentes refinamientos de malla. Finalmente, la solución se aplica para simular pruebas de impacto en estructuras grandes. Se obtienen buenas correlaciones con datos experimentales en tiempos computacionales rápidos, lo que convierte a esta metodología en candidata para su aplicación en simulaciones automotrices relacionadas con materiales compuestos.
Descripción
La simulación de estructuras de materiales compuestos requiere modelos constitutivos complejos, que normalmente necesitan mallas finas para obtener una predicción precisa de su comportamiento. El software Pam-Crash ha sido utilizado durante varios años en la industria automotriz y se ha demostrado ser una herramienta eficiente para simular estructuras metálicas, obteniendo buenas correlaciones en un tiempo computacional rápido. Sin embargo, los modelos constitutivos para materiales compuestos en Pam-Crash presentan algunas dificultades: algunos materiales no pueden ser modelados adecuadamente y los resultados predictivos dependen del refinamiento de la malla. Este trabajo propone una solución para predecir el daño progresivo de materiales compuestos en Pam-Crash, que escala la energía disipada por los mecanismos de daño y verifica la viabilidad de modelar el comportamiento del material, teniendo en cuenta el tamaño recomendado de elementos finitos en la industria automotriz. La solución propuesta se aplica a la simulación de especímenes de agujero abierto para evaluar la consistencia de la resistencia última. Posteriormente, se aplica a la simulación de especímenes de tensión compacta para verificar la consistencia del comportamiento de propagación de grietas. Al considerar el tamaño objetivo de los elementos finitos en la definición de la tarjeta de material, las predicciones muestran una gran mejora en la equivalencia de resultados entre diferentes refinamientos de malla. Finalmente, la solución se aplica para simular pruebas de impacto en estructuras grandes. Se obtienen buenas correlaciones con datos experimentales en tiempos computacionales rápidos, lo que convierte a esta metodología en candidata para su aplicación en simulaciones automotrices relacionadas con materiales compuestos.