Estrategia de modelización numérica de sistemas compuestos considerando diferentes modelos de ruptura para los materiales

Strategy for numeric modelling of composite systems considering different models of rupture for the materials

Este artículo presenta la estrategia utilizada en el modelado numérico de una muestra compuesta de madera y hormigón,con un sistema de conexión metálica, bajo carga. El modelado del sistema se ha realizado a partir de unmodelo tridimensional, utilizando el software ANSYS, que se basa en el método de los elementos finitos, dondediferentes modelos de ruptura para los materiales unidos, además de elementos de contacto en sus interfaces. ElLos elementos finitos, así como los materiales utilizados, se eligieron en función de su representatividad frente a lalos comportamientos a simular, por lo que, de esta manera, fue posible considerar efectos importantes comoplasticidad y ortotropía para los materiales. Los resultados obtenidos de la modelización propuesta se compararoncon los resultados experimentales de los ensayos de cizalla, realizados en probetas mixtas con carga aplicada hasta la rotura, y el error de los resultados fueaplicado hasta la ruptura y el error obtenido, en este caso, fue de hasta el 15%. El objetivo de este trabajo es servir de base paramodelado de sistemas estructurales, presente en diversas áreas de la ingeniería, entre ellas, la mecánica y la civil, donde se utilizan materiales con diferentes comportamientos estructurales.Se utilizan materiales con diferentes comportamientos estructurales. La modelización propuesta permite el análisis global de laasí como el análisis de aspectos localizados de interés, como la concentración de tensiones, un efecto difícil de cuantificar en unacuantificación en un análisis experimental.

INTRODUCCIÓN

La gran mayoría de los modelos numéricos analizados en el campo de la ingeniería, donde se utiliza el análisis computacional para los modelos numéricos, proponen formas simplificadas de análisis sin considerar los criterios de resistencia, ruptura o fallo de los materiales. Los modelos buscan, en general, restringir el comportamiento de las estructuras a límites linealmente elásticos en lugar de considerar los verdaderos criterios de fallo de los materiales, obteniendo así respuestas muy conservadoras. Se puede decir que las estructuras analizadas de esta manera son capaces de resistir esfuerzos significativamente superiores a los de diseño. Sin embargo, las tensiones y deformaciones generadas por las cargas externas suelen superar los límites elásticos de los materiales y, por tanto, la respuesta estructural de los materiales no debe estudiarse como linealmente elástica. Los resultados obtenidos por un análisis lineal son válidos ya que las deformaciones plásticas son pequeñas y, en cambio, para las tensiones con valores últimos, se produce el fallo de los materiales. Además, la utilización de modelos numéricos en los que intervienen dos o más materiales estructurales es casi siempre una tarea relativamente laboriosa.