Diseño y programación de una herramienta parametrizada para la generación de geometrías augéticas y estimación de las propiedades elásticas aparentes

Abstract

[ES] Las estructuras augéticas son muy empleadas en determinados sectores de la ingeniería como el sector aeronáutico, defensa y militar. Su principal característica es que presentan un coeficiente de Poisson negativo, lo cual los hace indicados para absorber impactos. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado consiste en elaborar un procedimiento de parametrización y estimación de las propiedades ingenieriles de celdas unitarias de estructuras Augéticas.

Para ello, en primer lugar elaboraré un marco teórico formado por conocimientos previos acerca del estado del arte de este tipo de estructuras, resumen de las propiedades mecánicas elásticas de los materiales (Módulo de Young, Coeficiente de Poisson, etc), qué son los materiales o las estructuras augéticas y por último en qué consiste la homogenización numérica aplicada a las celdas unitarias.

La metodología que se empleará en este TFG para estudiar estas estructuras consiste en un diseño parametrizado en CAD desde la programación de scripts en Matlab, posteriormente se buscarán las variables clave y se diseñará e implementará macros en ANSYS APDL para el estudio de las propiedades elásticas aparentes mediante homogenización numérica. Asimismo, se empleará Matlab para preprocesar y postprocesar los resultados de estas estructuras.

En la descripción del problema se explicará qué propiedades aparentes buscamos, cuáles son las variables que estudiaremos con la parametrización y detallará el plan de simulaciones. Los resultados de este TFG permitirán desarrollar y emplear macros que ejecuten las simulaciones y extraigan las propiedades necesarias para el estudio, para posteriormente hacer un análisis comparativo en base a las propiedades estudiadas y obtenidas.

[EN] Auxetic structures have been used in specific engineering sectors such as aeronautics, defence, and military engineering. Their principal characteristic is that they present a negative Poisson ratio, which makes them well-suited to absorb impacts. The main objective of this project is to elaborate a procedure to parametrize and estimate the apparent engineering properties of unit cells of auxetic structures. In order to obtain them, firstly a theoretical framework made of prior knowledge regarding the state of the art of this type of structures, a brief description of them mechanical properties of materials (Young's module, Poisson Ratio), what are the auxetic materials or structures and lastly what is numerical homogenization applied to unite cells. The methodology used in this project used to study this structure consists in designing a parametrized sketch in CAD software¿s and the programming the parametrization in Matlab scripts, then the key variables will be identified and then Macros for ANSYS APDL will be implemented for a later study of apparent mechanical properties using numerical homogenization; in addition Matlab scripts will be used to pre-process and post-process the results obtained of each of the structures. During the description of the problem the main properties of interest will be explained, as well as which are the main variables that will be used for each structure in order to define a simulation plan. The results will be obtained using scripts and macros and they will be used to establish tendencies and comparative studies in base of the studied properties.