Finite Element Modeling of Composite Materials using Kinematic Constraints
Fecha
2009-12
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
El propósito de este artículo es presentar simulaciones del comportamiento de materiales compuestos basado en restricciones cinemáticas entre las mismas fibras y entre las fibras y la resina circundante -- En la revisión de literatura, los autores han encontrado que las restricciones cinemáticas no han sido plenamente explotadas para modelar materiales compuestos, probablemente debido a su alto costo computacional -- El propósito de este artículo es exponer la implementación y resultados de tal modelo, usando Análisis por Elementos Finitos de restricciones geométricas prescritas a los nodos de la resina y las fibras -- Las descripciones analíticas del comportamiento de materiales compuestos raramente aparecen -- Muchas aproximaciones para describir materiales compuestos en capas son basadas en la teoría de funciones C1 Z y C0Z, tal como la Teoría Clásica de Capas (CLT) -- Estas teorías de funciones contienen significativas simplificaciones del material, especialmente para compuestos tejidos -- Una aproximación hibrida para modelar materiales compuestos con Elementos Finitos (FEA) fue desarrollada por Sidhu y Averill [1] y adaptada por Li y Sherwood [2] para materiales compuestos tejidos con polipropileno de vidrio -- Este artículo presenta un método para obtener valores para las propiedades de los materiales compuestos -- Tales valores son usados para simular las fibras reforzadas tejidas aplicando elementos de capas en el software ANSYS -- El presente modelo requiere menos simplificaciones que las teorías C1Z y C0Z -- En el artículo presente, a diferencia del modelo Li–Sherwood, el tejido es modelado geométricamente -- Una Representación por la Frontera (B-Rep del modelo “Hand”) con genus 1 (con geometría compleja) fue usada para aplicar restricciones geométricas a las capas de resina, fibra, etcétera, mostrando que es apropiada para simular estructuras complejas -- En el futuro, las propiedades no–lineales de los materiales deben ser consideradas, y el trabajo experimental requerido debe ser realizado