CARACTERIZACIÓN MICROMECÁNICA DE COMPOSITOS MAGNETO-ELECTRO-ELÁSTICOS.
Fecha
2018-03
Autores
ESPINOSA ALMEYDA, YOANH
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
El presente trabajo de tesis está dedicado al cálculo de las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos magneto-electro-elásticos bifásicos (fibra/matriz) y trifásicos (fibra/interfase/matriz), con estructura periódica y cuyos elementos representativos del volumen son bidimensionales o tridimensionales. Se implementaron modelos micromecánicos analíticos y semi-analíticos (SAFEM) diferentes, basados en el método de homogeneización asintótica y en el método de los elementos finitos. En particular, se analiza la influencia del efecto de la interfaz entre las fibras y la matriz; del volumen de fracción de los refuerzos; de la distribución de los refuerzos en la matriz y de la selección de los materiales constituyentes en las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos magneto-electro-elásticos.
Para el análisis del efecto de la interacción entre las fibras y la matriz se formularon dos modelos analíticos: el modelo de imperfección (MHA – Imp) aplicado para la descripción de compositos bifásicos con interfaz imperfecta entre los constituyentes y el modelo de interfase (MHA – 3F) aplicado para la descripción de compositos trifásicos con una interfase existente entre las fibras y la matriz. En ambos modelos se consideraron elementos representativos del volumen en forma de paralelogramos. En el modelo MHA – Imp, las imperfecciones mecánica, eléctrica y magnética en la interfaz son modeladas como una idealización por medio de la existencia de un resorte, un capacitor y un inductor respectivamente. Las formulaciones analíticas derivadas para los problemas locales antiplanos y de las propiedades efectivas asociadas, derivados por MHA – Imp, MHA – 3F y SAFEM son explícitamente descritas, por lo cual, se pueden usar de forma eficiente para verificar la implementación de métodos experimentales, numéricos y modelos analíticos. La eficiencia de los modelos presentados MHA – Imp, MHA 3F y SAFEM y la validación de los resultados obtenidos se demuestra mediante comparaciones con resultados obtenidos por otros modelos teóricos reportados en la literatura. Las fórmulas desarrolladas son, además, válidas para el análisis de las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos periódicos, bifásicos y trifásicos piezoeléctricos y elásticos con ERV bidimensional o tridimensional.
Descripción
El presente trabajo de tesis está dedicado al cálculo de las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos magneto-electro-elásticos bifásicos (fibra/matriz) y trifásicos (fibra/interfase/matriz), con estructura periódica y cuyos elementos representativos del volumen son bidimensionales o tridimensionales. Se implementaron modelos micromecánicos analíticos y semi-analíticos (SAFEM) diferentes, basados en el método de homogeneización asintótica y en el método de los elementos finitos. En particular, se analiza la influencia del efecto de la interfaz entre las fibras y la matriz; del volumen de fracción de los refuerzos; de la distribución de los refuerzos en la matriz y de la selección de los materiales constituyentes en las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos magneto-electro-elásticos.
Para el análisis del efecto de la interacción entre las fibras y la matriz se formularon dos modelos analíticos: el modelo de imperfección (MHA – Imp) aplicado para la descripción de compositos bifásicos con interfaz imperfecta entre los constituyentes y el modelo de interfase (MHA – 3F) aplicado para la descripción de compositos trifásicos con una interfase existente entre las fibras y la matriz. En ambos modelos se consideraron elementos representativos del volumen en forma de paralelogramos. En el modelo MHA – Imp, las imperfecciones mecánica, eléctrica y magnética en la interfaz son modeladas como una idealización por medio de la existencia de un resorte, un capacitor y un inductor respectivamente. Las formulaciones analíticas derivadas para los problemas locales antiplanos y de las propiedades efectivas asociadas, derivados por MHA – Imp, MHA – 3F y SAFEM son explícitamente descritas, por lo cual, se pueden usar de forma eficiente para verificar la implementación de métodos experimentales, numéricos y modelos analíticos. La eficiencia de los modelos presentados MHA – Imp, MHA 3F y SAFEM y la validación de los resultados obtenidos se demuestra mediante comparaciones con resultados obtenidos por otros modelos teóricos reportados en la literatura. Las fórmulas desarrolladas son, además, válidas para el análisis de las propiedades efectivas antiplanas de compositos fibrosos periódicos, bifásicos y trifásicos piezoeléctricos y elásticos con ERV bidimensional o tridimensional.
Palabras clave
Compositos fibrosos., Homogenización Asintótica., Método de los elementos finitos., Interface perfecta e imperfecta., Propiedades efectivas.