Un Método Sin Malla de Forma Fuerte para la Solución de Placas de Materiales Funcionales Graduales
Autores: Sator, Ladislav; Sladek, Vladimir; Sladek, Jan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un Método Sin Malla de Forma Fuerte para la Solución de Placas de Materiales Funcionales Graduales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Fallo
Interfaces
Materiales graduales funcionalmente
Diseño estructural
Método sin malla
Ecuaciones diferenciales parciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Las estructuras compuestas laminadas sufren fallos debido a las concentraciones de campos de gradiente en las interfaces por la discontinuidad de las propiedades del material. El rápido desarrollo de la ciencia de materiales permite a los diseñadores reemplazar los elementos de placas laminadas clásicos en estructuras aeroespaciales por otros más avanzados hechos de materiales funcionalmente graduales (FGM), que son materiales compuestos microscópicos con variación continua de los coeficientes del material según el contenido de sus microconstituyentes. La utilización de FGM elimina las inconveniencias de las estructuras laminadas, pero da lugar a cambios sustanciales en el diseño estructural. Este artículo trata sobre la presentación de un método de formulación fuerte sin malla para la solución de placas compuestas FGM. Cabe recordar que las derivadas de cuarto orden de las deflexiones están involucradas en las ecuaciones gobernantes para estructuras de placas. Sin embargo, las derivadas de alto orden de las variables de campo en ecuaciones diferenciales parciales (PDE) conducen a un aumento de la inexactitud de las aproximaciones. Por esa razón, se propone la descomposición de las ecuaciones gobernantes de alto orden en PDE de segundo orden. Para la aproximación espacial de las variables de campo, se emplea la técnica de aproximación de mínimos cuadrados móviles (MLS). La fiabilidad (estabilidad numérica, convergencia y precisión) así como la eficiencia computacional del método desarrollado se ilustra mediante varias investigaciones numéricas de la respuesta de placas FGM con la gradación transversal de los coeficientes del material bajo cargas mecánicas y térmicas estacionarias y/o transitorias.
Descripción
Las estructuras compuestas laminadas sufren fallos debido a las concentraciones de campos de gradiente en las interfaces por la discontinuidad de las propiedades del material. El rápido desarrollo de la ciencia de materiales permite a los diseñadores reemplazar los elementos de placas laminadas clásicos en estructuras aeroespaciales por otros más avanzados hechos de materiales funcionalmente graduales (FGM), que son materiales compuestos microscópicos con variación continua de los coeficientes del material según el contenido de sus microconstituyentes. La utilización de FGM elimina las inconveniencias de las estructuras laminadas, pero da lugar a cambios sustanciales en el diseño estructural. Este artículo trata sobre la presentación de un método de formulación fuerte sin malla para la solución de placas compuestas FGM. Cabe recordar que las derivadas de cuarto orden de las deflexiones están involucradas en las ecuaciones gobernantes para estructuras de placas. Sin embargo, las derivadas de alto orden de las variables de campo en ecuaciones diferenciales parciales (PDE) conducen a un aumento de la inexactitud de las aproximaciones. Por esa razón, se propone la descomposición de las ecuaciones gobernantes de alto orden en PDE de segundo orden. Para la aproximación espacial de las variables de campo, se emplea la técnica de aproximación de mínimos cuadrados móviles (MLS). La fiabilidad (estabilidad numérica, convergencia y precisión) así como la eficiencia computacional del método desarrollado se ilustra mediante varias investigaciones numéricas de la respuesta de placas FGM con la gradación transversal de los coeficientes del material bajo cargas mecánicas y térmicas estacionarias y/o transitorias.