Comportamiento dinámico multiaxial
Comportamiento dinámico multiaxial de materiales celulares de fabricación aditiva
El auge de la fabricación aditiva desde finales del siglo XX ha permitido contemplar el diseño de nuevos materiales celulares arquitectónicos que combinan ligereza y alta capacidad de absorción de energía. Su utilización en los sectores del transporte terrestre y aéreo es, por tanto, de indudable interés, contribuyendo tanto al aligeramiento estructural como a la seguridad en caso de choques y/o impactos.
Diseño de nuevos materiales celulares arquitectónicos.
Los objetivos del trabajo de investigación son estudiar y modelizar el comportamiento mecánico, bajo carga dinámica rápida uniaxial, de esta nueva categoría de materiales celulares, las estructuras TPMS "Triply Period Minimal Surface", cuyo estado del arte actual se centra más en cargas cuasiestáticas o cíclicas.
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El trabajo presentado en esta tesis se organiza en tres partes.
La primera parte tiene como objetivo caracterizar el comportamiento mecánico del material constituyente, acero 316L elegido por su alta ductilidad, producido mediante el proceso SLM "Selective Laser Melting".
La segunda parte tiene como objetivo caracterizar el comportamiento mecánico del material constituyente, acero 316L elegido por su alta ductilidad.
La segunda parte de esta tesis se centra en la respuesta mecánica de las estructuras TPMS en regímenes cuasiestáticos y dinámicos. Se investigan en profundidad diversos parámetros como la densidad relativa o el tipo de geometría. Las respuestas mecánicas de las estructuras presentan las características de un absorbedor de energía ideal, con ausencia de pico de entrada, una fase de meseta larga y ligeramente ascendente y una densificación tardía. Además, los mecanismos de deformación son estables. En el régimen dinámico, el aumento observado de las capacidades de absorción de energía está vinculado a la sensibilidad del material constitutivo.
Densidad.
En la tercera parte, se desarrolla un modelo numérico capaz de predecir con bastante precisión la respuesta mecánica experimental, basándose en particular en las leyes de comportamiento del material identificadas previamente. Localmente, la deformación se produce como una combinación de varios mecanismos, como el pandeo, la flexión y el cizallamiento. Se determinan los diagramas de absorción de energía y las leyes de Gibson y Ashby con el fin de relacionar las capacidades de absorción de energía con las dimensiones geométricas y, por tanto, elegir la configuración que mejor se adapte a las especificaciones impuestas.
Capacidad de absorción de energía.