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Tratamiento Numérico de los Materiales Compuestos E. Car S. Oller E. Oñate Monografía CIMNE Nº57, Julio 2000

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Tratamiento Numérico de los Materiales Compuestos

E. Car

S. Oller E. Oñate

Monografía CIMNE Nº57, Julio 2000

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Tratamiento Numérico de los Materiales Compuestos

E. Car S. Oller

E. Oñate

Monografía CIMNE Nº57, Julio 2000

Edificio C1, Campus Norte UPC, Gran Capitán s/n, 08034 Barcelona, España

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Primera Edición, Julio 2000 Los autores Edita: Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería Edificio C1, Campus Norte UPC Gran Capitán s/n 08034 Barcelona, España ISBN: 84-89925-66-6

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Cálculo matrizde rigidezelemental

Incremento decarga

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EnsamblajeSolución del

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InicioLectura de

datos

Cálculo matrizde rigidezelemental

Incremento decarga

Fuerzasnodales

elementales

EnsamblajeSolución del

sistema

¿Convergencia?(Local)

Actualizarbase de datos

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Von Mises Isótropo

Von Mises Anisótropo

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3 FDSÐWXOR 81 HO IHQÖPHQR GH GHVOL]DPLHQWR ILEUD PDWUL] +GIP,

PROXIMA ITERACION

SIN CONVERGENCIA

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INCREMENTO: n

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) FDSÐWXOR 81 HO IHQÖPHQR GH GHVOL]DPLHQWR ILEUD PDWUL] +GIP,

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Integración del modelo constitutivo

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Verificación de equilibrio y convergencia

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Integración del modelo constitutivo

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Verificación de equilibrio y convergencia

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Lagrangeana Total Lagrangeana Actualizada

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FDSÐWXOR 91 LPSOHPHQWDFLÖQ FRPSXWDFLRQDO

Incremento: ttn ∆+→ f

FFC T

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∆++

∆++

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( )ICE −=∆++ 2/11

tti

Ecuación Constitutiva *SE →

Integración del modelo constitutivo

SS →*

Verificación de equilibrio y convergencia

00:

VVdV fSB −=ℜ ∫

Próximo Incremento 1+n

ℜ=∆+ ttf

Incremento: ttn ∆+→ f

( ) 111 −−− =→∂∂= FF

T

J

iiJ b

X

xF

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∆++

∆++

∆++

∆++

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( )11 2/1 −∆+

+ −= bIe tti

Ecuación Constitutiva *τ→e

Integración del modelo constitutivo

ττ →*

Verificación de equilibrio y convergencia

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Próximo Incremento 1+n

rf =∆+ tt

Lagrangeana Total Lagrangeana Actualizada

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( )τφ=S

Formulación propuesta

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:151 YHULILFDFLÖQ GHO PRGHOR SURSXHVWR HQ UÌJLPHQ HOÄVWLFR OLQHDO -

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1,00

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- FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ángulos

Mód

ulo

elás

tico

[Gpa

]

Aproximación uniaxial

Halpin

Modif1

Modif2

Experimental

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:151 YHULILFDFLÖQ GHO PRGHOR SURSXHVWR HQ UÌJLPHQ HOÄVWLFR OLQHDO -

1,00

1,00

Fibras

Matriz

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- FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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# 68 0 8

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:161 DQÄOLVLV \ FRPSDUDFLÖQ HQWUH XQ PLFURPRGHOR \ HO PRGHOR SURSXHVWR -

0

5

10

15

20

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Coeficiente de participación volumétrica

Mód

ulo

elás

tico

tran

sver

sal [

GP

a] Aproximación uniaxial

Modif1

Modif2

Halpin

Experimental

Unidimensional

Teórico

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-) FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:161 DQÄOLVLV \ FRPSDUDFLÖQ HQWUH XQ PLFURPRGHOR \ HO PRGHOR SURSXHVWR -

R 8 0 ! @

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-3 FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:161 DQÄOLVLV \ FRPSDUDFLÖQ HQWUH XQ PLFURPRGHOR \ HO PRGHOR SURSXHVWR -,

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- FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:171 HVWXGLR GHO IHQÖPHQR GIP D WUDYÌV GH XQ PLFURPRGHOR \ FRPSDUDFLÖQ FRQ HO PRGHOR SURSXHVWR

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200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

1600,00

1800,00

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Desplazamiento

Fue

rza

Micromodelo

Macromodelo G=0

Macromodelo G=600

Macromodelo G=6000

Macromodelo G=11000

Macromodelo G=15000

Macromodelo pequeñas

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:171 HVWXGLR GHO IHQÖPHQR GIP D WUDYÌV GH XQ PLFURPRGHOR \ FRPSDUDFLÖQ FRQ HO PRGHOR SURSXHVWR

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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-4

-2

0

2

4

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Posición [cm] (longitud de la pieza)

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kp/c

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Icremen. 10

Icremen. 20

Icremen. 30

Icremen. 40

Icremen. 50

Icremen. 60

Icremen. 70

Icremen. 80

Icremen. 90

Icremen.100

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-6

-4

-2

0

2

4

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Posición [cm] (longitud de la pieza)

Ten

sión

Tan

genc

ial [

kp/c

m2]

Icremen.110

Icremen.120

Icremen.130

Icremen.140

Icremen.150

Icremen.160

Icremen.170

Icremen.220

Icremen.250

Icremen.280

Icremen. 300

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:171 HVWXGLR GHO IHQÖPHQR GIP D WUDYÌV GH XQ PLFURPRGHOR \ FRPSDUDFLÖQ FRQ HO PRGHOR SURSXHVWR

0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Posición [cm] (longitud de la pieza)

Ten

sión

long

itudi

nal [

kp/c

m2]

Icremen. 1

Icremen. 10

Icremen. 20

Icremen. 30

Icremen. 40

Icremen. 50

Icremen. 60

Icremen. 70

Icremen. 80

Icremen. 90

Icremen.100

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0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Posición [cm] (longitud de la pieza)

Ten

sión

Lon

gitu

dina

l [kp

/cm

2]

Icremen. 110

Icremen. 120

Icremen. 130

Icremen. 140

Icremen. 150

Icremen. 160

Icremen. 170

Icremen. 220

Icremen. 250

Icremen. 280

Icremen. 300

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) FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

Incremento 2

Incremento 10

Incremento 20

Incremento 30

Incremento 40

Incremento 50

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:171 HVWXGLR GHO IHQÖPHQR GIP D WUDYÌV GH XQ PLFURPRGHOR \ FRPSDUDFLÖQ FRQ HO PRGHOR SURSXHVWR

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3 FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

0

20

40

60

80

100

120

140

0,000 0,001 0,001 0,002 0,002 0,003 0,003 0,004

Desplazamiento [cm]

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rza

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Macromodelo

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- FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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) FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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5000

10000

15000

20000

25000

30000

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Desplazamiento [µm]

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[N]

Modelo no lineal

Resultados experimentales

Modelo lineal

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3 FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250

Desplazamiento [µm]

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] ResultadosexperimentalesModelo no lineal

Modelo lineal

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- FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 50 100 150 200 250 300 350

Desplazamiento [µm]

Fue

rza

[N]

Resultados experimentales

Modelo no lineal

Modelo lineal

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Desplazamiento [µm]

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ResultadosexperimentalesModelo no lineal

Modelo lineal

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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Desplazamiento [µm]

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ResultadosexperimentalesModelo no lineal

Modelo lineal

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Resultados experimentales

Modelo no lineal

Modelo lineal

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Desplazamiento [µm]

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Modelo lineal

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Modelo lineal

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:181 HQVD\R D WUDFFLÖQ GH SUREHWDV HQWDOODGDV

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FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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Resultados experimentales

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Modelo lineal

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Desplazamiento [µm]

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) FDSÐWXOR :1 HMHPSORV QXPÌULFRV

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Desplazamiento [µm]

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Modelo lineal

Homogeneización

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Desplazamiento [µm]

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[N]

548 Elementos

Resultados experimentales

1988 Elementos

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