Diseños de parches de material compuesto mediante un algoritmo de optimización topológica

Abstract

Tradicionalmente, la rehabilitación de las estructuras metálicas afectadas por alguna patología que pone en riesgo su vida en servicio se realiza empleado distintas técnicas de reparación, como soldadura, atornillado de parches o refuerzos de placas de acero. No obstante, en los últimos años se ha extendido el uso parches adheridos de materiales compuestos, para llevar a cabo reparaciones en componentes dañados. Típicamente, la metodología empleada para el diseño de estos parches de material compuesto se basa en procesos iterativos, donde se adoptan arbitrariamente parches con distinta geometría y se verifica la estabilidad de la fisura en cada caso. Sin embargo, este proceso de diseño no garantiza que la forma del parche sea la óptima, sino que permite establecer comparativamente la eficiencia de una configuración determinada en relación con otra. En el presente trabajo se ha propuesto un algoritmo de optimización topológica aplicado a materiales ortótropos. Con el objetivo de evaluar la capacidad del modelo se ha analizado el caso práctico de un componente mecánico, fisurado y reparado con parches de material compuesto, solicitado a distintos tipos de cargas. Los resultados obtenidos se han comparado con estudios paramétricos llevados a cabo por otros autores. Este análisis comparativo ha permitido evidenciar el potencial del algoritmo desarrollado para ser aplicado al diseño eficiente de parches de material compuesto.