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Optimización de los Coeficientes Efectivos Elásticos de Materiales Compuestos por Medio de un Modelo Mecánico Micromecánico

Autores: Zyganitidis, Ioannis; Arailopoulos, Alexandros; Giagopoulos, Dimitrios

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Optimización de los Coeficientes Efectivos Elásticos de Materiales Compuestos por Medio de un Modelo Mecánico Micromecánico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Trabajo de investigación
Marco micromecánico
Propiedades elásticas efectivas
Materiales reforzados con fibras largas
Método generalizado de celdas
Estrategia de evolución por adaptación de matriz de covarianza

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El trabajo de investigación presentado demuestra una metodología eficiente basada en un marco micromecánico para la predicción de las propiedades elásticas efectivas de materiales reforzados con fibras largas (CFRP) utilizados en la construcción de estructuras tubulares. Aunque se han desarrollado numerosos modelos micromecánicos analíticos y numéricos para predecir la respuesta mecánica de los CFRP, ya sea no pueden predecir con precisión respuestas mecánicas complejas debido a límites en los parámetros de entrada o son intensivos en recursos. El método generalizado de celdas (GMC) es capaz de evaluar campos de deformación más detallados en la vecindad de las interfaces fibra-matriz, ya que permite definir una plétora de parámetros materiales y estructurales mientras es computacionalmente efectivo. El enfoque de homogeneización GMC se combina con éxito con la estrategia de evolución de adaptación de matriz de covarianza (CMA-ES) para identificar el tensor de elasticidad efectiva C de los materiales CFRP. La precisión y eficiencia de la metodología propuesta se validan al comparar las propiedades efectivas predichas con datos experimentales medidos previamente en muestras cilíndricas de CFRP hechas de matriz epóxica 3501-6 reforzada con fibras de carbono AS4. El método propuesto y validado puede utilizarse sucesivamente tanto en el análisis de las respuestas mecánicas de estructuras como en el diseño de nuevos materiales compuestos optimizados.

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