Validacion computacional de modelos de vigas de materiales compuestos con secciones de paredes delgadas

Abstract

Diferentes tipos de estructuras esbeltas construidas con materiales compuestos reforzados por fibras se utilizan con mayor frecuencia en diferentes áreas de ingeniería, especialmente en las construcciones aerospaciales, mecánicas y civiles, debido a que exhiben excelentes propiedades de resistencia frente a su bajo peso, alta resistencia a la corrosión y baja expansión térmica entre otras. Entre los diferentes modelos estructurales, las teorías de vigas de paredes delgadas se presentan como una alternativa atractiva de análisis, pues permiten modelar muchos de los efectos no convencionales presentes en la mecánica de los materiales compuestos bajo la forma de un sistema de ecuaciones diferenciales relativamente sencillo. Existen varios aspectos que se pueden contemplar en un modelo unidimensional de vigas de paredes delgadas para representar con mayor detalle la mecánica de tales estructuras. Entre los más relevantes aspectos están la flexibilidad por corte y efectos de flexibilidad localizados tal como la deformabilidad en la misma sección. El objetivo de este trabajo reside en efectuar una validación computacional de varios modelos unidimensionales de vigas de paredes delgadas construidas con materiales compuestos desarrollados por los autores. Se cotejarán las respuestas dinámicas de tres modelos unidimensionales con modelos computacionales de mayor jerarquía en dos o tres dimensiones. Para tal cometido se emplea el software comercial de elementos finitos Abaqus. Se establecen rangos paramétricos donde la respuesta de los modelos unidimensionales es tan buena como la de sus contrapartes de mayor jerarquía pero mayor costo de cálculo.