DISEÑO COMPUTACIONAL JERÁRQUICO DE MATERIALES PARA ESTRUCTURAS ELÁSTICAS

JUAN MANUEL PODESTÁ; CARLOS MÉNDEZ; ALFREDO HUESPE

La Plata

Congreso; XXIII Congreso de métodos numéricos y sus aplicaciones.; 2017

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

En trabajos anteriores, los autores presentaron un procedimiento numérico-computacionalde diseño jerárquico para estructuras elásticas sometidas a cargas mecánicas. Dicho procedimiento esta basado en la combinación de dos metodologías aplicadas en dos escalas de longitud notablementediferentes: i) A nivel macroscópico, se utiliza la técnica de Free Material Optimization (FMO) para determinar la distribución óptima del tensor de elasticidad efectivo C(x). ii) Con la solución provista por latécnica FMO, para cada elemento finito del continuo discretizado se diseña la microestructura del material en una escala de longitud notablemente inferior de la macroestructura resuelta con FMO. Para estose aplica el concepto de elemento de volumen representativo. La microestructura se diseña de modo talque el tensor elástico efectivo, de este compuesto, sea igual al provisto por la técnica FMO. En el presente trabajo se exponen los avances realizados. En la macroescala, se adaptó el algoritmo para resolverproblemas con múltiples estados de carga. También se propone un criterio para definir en qué regionesse realizará el diseño topológico. Se presenta además una implementación de límites a la optimizacióntal que se mejora la posterior diseñabilidad de la estructura a nivel micro. Con respecto al diseño dela microescala, se propone un análisis paramétrico de la forma que debe adoptar la microcelda para eldiseño de la microestructura. Finalmente, se presentan soluciones obtenidas para problemas usados como referencia en la bibliografía, resultando una estructura jerárquica, cuya microescala consiste en unmaterial celular graduado.