Diseño Computacional de Materiales Compuestos Microheterogéneos

F. C. BURONI; A.P. CISILINO

Buenos Aires

Congreso; VIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional MECOM 2005; 2005

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

Se presenta en este trabajo una metodología para el diseño de materiales compuestos micro-heterogéneos de partículas con distribución aleatoria utilizando algoritmos genéticos y de búsqueda directa. Se muestra que estos métodos de optimización, en los cuales no es necesario evaluar las derivadas de la función objetivo, son adecuados para el diseño de materiales. Se implementa para esto un paquete computacional con programas comerciales y rutinas en MATLAB desarrolladas por los autores. El diseño del material implica la selección de materiales para las dos fases del compuesto (matriz y partículas) y la fracción volumétrica de estas últimas para obtener las propiedades mecánicas macroscópicas deseadas. El problema se resuelve en dos dimensiones y con una ley de comportamiento elástica lineal. Las propiedades macroscópicas del material son evaluadas como ‘relaciones entre promedios’ de las variables involucradas. Esta relación debe realizarse sobre una muestra representativa del material que incorpore la cantidad suficiente de micro-heterogeneidades. Esta muestra es referida en la literatura como Elemento de Volumen Representativo (EVR). Los campos internos de las distintas variables son calculados sobre la base de un análisis estadístico sobre una serie de EVR sometidos a una carga de prueba utilizando la metodología de ‘teoría de campos medios’ o ‘teoría de propiedades efectivas’.