Tesis doctoral de Pablo Enrique Vargas Mendoza
Analizar el comportamiento de vigas de sección abierta en materiales compuestos no es sencillo, las soluciones analíticas para su estudio son complejas y no tan directas como las usadas en los casos de vigas metálicas, esto sucede especialmente cuando se considera el fenómeno de torsión, donde se debe contemplar la presencia de alabeo restringido y las componentes de deformación axial que este induce. Durante la última década se han presentado desarrollos notables en el estudio de vigas a flexión en materiales compuestos, pero no es hasta los últimos cinco años cuando se han generado investigaciones enfocadas en la torsión evaluando la función de alabeo de forma explicita para cada tipología de sección estudiada o incluyendo los desplazamientos longitudinales inducidos por torsión como variable a obtener mediante funciones de interpolación. el desarrollo de la presente tesis esta motivado por el estudio del comportamiento a flexión y torsión de vigas de sección abierta en laminados compuestos con alabeo restringido, con independencia de su sección y secuencia de apilado. De igual forma, se analiza la influencia de las tensiones longitudinales inducidas por el alabeo en la viga considerando las deformaciones tangenciales en su formulación. en la tesis se han formulado las ecuaciones de gobierno de vigas de pared delgada que permiten considerar en su cinemática las deformaciones tangenciales debido a flexión y torsión, y los desplazamientos por alabeo restringido. Esto demuestra la posibilidad de recuperar la formulación clásica de vigas homogéneas de pared delgada. Se ha realizado la compatibilización de las componentes de deformación entre las escalas de sección transversal y de laminados compuestos suponiendo una condición de esfuerzos nulos en el contorno de la sección transversal. Se ha propuesto una metodología de cálculo para la matriz de rigidez en secciones transversales de vigas en laminados compuestos usando de una parte la cinemática presentada para vigas homogéneas y de otra los campos de deformaciones definidos para laminados compuestos de primer orden – fsdt. Finalmente se han formulado, desarrollado, implementado y validado 3 nuevos elementos finitos unidimensionales con funciones de aproximación lineal, cuadrática y cúbica para el estudio de vigas de sección abierta en laminados compuestos que acoplan de forma analítica las deformaciones tangenciales debido a flexión y torsión con el alabeo restringido, estos elementos son independientes de la geometría de la viga de sección abierta y de la secuencia de apilado de los laminados. las nuevas ecuaciones de gobierno obtenidas para las vigas de pared delgada y sección abierta en laminados compuestos desacoplan de forma natural la torsión en dos términos (en el espesor de la viga y asociada a las deformaciones de corte) como consecuencia de combinar las hipótesis clásicas del estudio de vigas, la suposición de deformaciones tangenciales por torsión y los desplazamientos longitudinales inducidos por el alabeo restringido en el espesor de la pared de la viga. Esto permite determinar la importancia de las deformaciones angulares en las vigas solicitadas a torsión. Se ha comprobado que la hipótesis usada para la compatibilización de las deformaciones entre escalas (condición de esfuerzos nulos en el contorno) permite conseguir resultados más cercanos a los obtenidos con modelos más complejos. Esto indica que la condición de tensiones nulas en el contorno de las capas usada por otros autores es limitada por no considerar los efectos de acoplamiento entre las diferentes capas del laminado haciéndola aplicable solo en aquellos casos donde los laminados son unidireccionales o que presentan esquemas de apilamiento con capas a 0º y 90º. se han realizado ejemplos de aplicación analizando vigas en voladizo o biempotradas a flexo-torsión, se muestra que los nuevo elementos presentan una excelente aproximación cuando se contrastan con modelos de verificación más complejos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Formulación de elementos finitos para vigas de sección abierta en laminados compuestos«
- Título de la tesis: Formulación de elementos finitos para vigas de sección abierta en laminados compuestos
- Autor: Pablo Enrique Vargas Mendoza
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 27/01/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Eugenio Oñate Ibáñez De Navarra
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel Cervera ruiz
- ramon Ribo rodriguez (vocal)
- (vocal)
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