Homogenización termo-mecánica de materiales compuestos

S. ZAGHI; X. MARTINEZ; R. ROSSI; S. OLLER

Mostoles, Madrid

Congreso; XI Congreso Nacional de Materiales Compuestos (MATCOMP 15).; 2015

Asociación Española de Materiales Compuestos

El incremento que ha tenido, en los últimos años, el uso de métodos multiescala por parte de la comunidad científica se debe principalmente a dos factores. Uno de capacidad: el constante aumento en la capacidad de cálculo facilita la incorporación de estas formulaciones en el análisis. Y el otro de necesidad: los materiales compuestos tienen micro-estructuras cada vez más complejas y su correcta simulación requiere de estas metodologías. El presente trabajo propone la extensión de los métodos multiescala a la resolución de problemas termo-mecánicos. En éstos, variaciones térmicas en la macro-estructura, inducen solicitaciones en la micro-estructura debido a un comportamiento térmico diferencial de los distintos componentes. A su vez, la solicitaciones en la micro-estructura condicionan el comportamiento mecánico de la estructura completa. Para abordar este problema se propone un procedimiento en el que las propiedades termo-mecánicas del material compuesto se obtienen a partir de la resolución de un volumen representativo. Estas propiedades permiten obtener un comportamiento generalizado de la macro-estructura, a partir del cual se puede calcular el comportamiento específico de la micro-estructura en los puntos de mayor interés. Con el procedimiento propuesto es posible obtener tanto el comportamiento de la estructura global, como los efectos de las solicitaciones sobre los distintos componentes del material compuesto. Además, en el desarrollo, se ha prestado especial atención a minimizar coste computacional, de modo que se pueda utilizar para la simulación de estructuras reales. El desarrollo de procedimientos de homogenización termo-mecánica es de especial relevancia ya que son muchos los problemas que requieren de esta tecnología. Un ejemplo se encuentra en la necesidad de obtener nuevos y mejores acumuladores de energía, muchos de ellos basados en tecnologías térmicas, con los que racionalizar la distribución de energía procedente de fuentes renovables. En este trabajo se muestran las capacidades de la formulación desarrollada aplicándola al cálculo de uno de estos acumuladores.