Validación del procedimiento basado en el Cartesian grid finite element method de caracterización virtual de propiedades mecánicas de materiales definidos por imágenes 3D

Abstract

[ES] El Cartesian grid Finite Element Method (cgFEM) es una herramienta de análisis mediante el método de los elementos finitos desarrollada por profesores del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Materiales (DIMM). El método utiliza mallas cartesianas independientes de la geometría para discretizar el dominio a analizar. Una de las utilidades más relevantes del método es su capacidad para definir modelos de elementos finitos a partir de imágenes 3D. Esta capacidad del método permite realizar la caracterización de propiedades mecánicas de materiales de manera virtual si se dispone, por ejemplo, de un micro-TAC 3D que represente la estructura interna del material. Con la reducción del precio de obtención de los micro-TACs, esta caracterización virtual se plantea como una alternativa de gran interés para caracterizar materiales tales como espumas metálicas para aplicaciones estructurales o, incluso, en el ámbito biomecánico, en la caracterización de tejidos como el óseo. El procedimiento de caracterización virtual mediante cgFEM está ya definido, pero resulta necesario realizar una validación comparando los resultados obtenidos numéricamente mediante cgFEM con resultados experimentales obtenidos en una máquina universal de ensayos. El objetivo de este trabajo es el de realizar dicha validación experimental. A fin de simplificar la fase experimental del proceso de validación se plantea utilizar técnicas de impresión 3D para generar el conjunto de probetas necesario para realizar los ensayos. El modelo a imprimir en PLA (ácido poliláctico) mediante impresión 3D se obtendrá a partir de un micro-TAC disponible en el DIMM de una espuma de aluminio, garantizando así la repetitividad de las probetas está prácticamente garantizada, se reduce considerablemente el número de ensayos a realizar y de micro-TACs a obtener. La validación consistirá en comprobar que los resultados experimentales obtenidos para el conjunto de probetas son similares a los obtenidos por cgFEM a partir del micro-TAC obtenido de una de dichas probetas.