Determinación de Propiedades Efectivas de Materiales Heterogéneos Empleados en la Ingeniería

JUAN MANUEL PODESTÁ; JAVIER L. MROGINSKI; RICARDO BARRIOS D´AMBRA; BRUNO UBERTI

Corrientes, Corrientes, Argentina

Exposici�n; XVIII Reunión de Comunicaciones Científicas y Tecnológicas; 2012

Secretaría General de Ciencia y Técnica - UNNE

A partir del desarrollo de nuevos materiales empleados ya sea con fines estructurales (compuestos fibro-cemento, compuestos de aluminios, etc.) o en diferentes industrias (fabricación de polímeros, industria aeroespacial, etc.) la Micromecánica se torno una disciplina que presenta en la actualidad gran interés y relevancia en la comunidad científica. Dado que la respuesta mecánica de dichos materiales es muy compleja, cualquier intento de predecir su comportamiento macroscópico sin incluir variables de la microescala puede terminar irremediablemente un fracaso. En el presente trabajo se estudio la implementación de las teorías clásicas de homogeneización de materiales heterogéneos en un software abierto basado en el Método de los Elementos Finitos (MEF). En este sentido, el objetivo principal de este trabajo será el de simular numéricamente el comportamiento mecánico, dentro del campo elástico, de materiales estructurales con un alto grado de heterogeneidad a nivel microscópico (o mesoscópico). Dado que el esfuerzo computacional que requiere el cálculo de una estructura (o porción) modelando la microestructura de la misma resulta en extremo prohibitivo por el tiempo demandante, es necesario recurrir a técnicas de homogeneización que permiten considerar dentro de modelos constitutivos macroscópicos propiedades de la microestructura. Para el cumplimiento de este objetivo se requiere la determinación de las Propiedades Elásticas Efectivas (PEE) del material analizado dentro de un Volumen Elemental Representativo (RVE, en ingles). La determinación del tamaño del RVE no constituye una actividad trivial dado que la misma, como su nombre lo indica, debe representar fielmente el comportamiento de la microestructura. Una vez obtenidas las PEE de los materiales estudiados en este trabajo (acero poroso, hormigón con fibras orientadas, hormigón con fibras sin orientación predeterminada y concreto asfáltico) se procede a programación de la relación constitutiva homogeneizada en un código abierto basado en el MEF en lenguaje Scilab. Los resultados numéricos obtenidos permiten demostrar la potencialidad que posee la homogeinización para simular el comportamiento constitutivo de materiales heterogéneos empleados usualmente en la ingeniería civil.