Estudio numérico de metamateriales y estructuras de tensegridad
En este trabajo se realizó un análisis numérico del comportamiento y la estabilidad de estructuras formadas por celdas de tensegridad bidimensionales. Estas celdas se distinguen por su configuración de elementos barras a compresión, que son estabilizados por cables en tensión. Se exploraron tres var...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2023
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1285/1/1Caba%C3%B1a_Sillero.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En este trabajo se realizó un análisis numérico del comportamiento y la estabilidad de estructuras formadas por celdas de tensegridad bidimensionales. Estas celdas se distinguen por su configuración de elementos barras a compresión, que son estabilizados por cables en tensión. Se exploraron tres variantes de diseño de celdas, que, a pesar de compartir una configuración nodal idéntica, difieren en la manera en que sus nodos están conectados. Los diseños investigados se denominaron Celdas con Barras Aisladas Tipo 1, Celdas con Barras Aisladas Tipo 2, y Celdas con Barras Conectadas.
El estudio incluyó el desarrollo e implementación de un algoritmo basado en metodologías de elementos finitos con control de desplazamientos para sortear las no linealidades y bifurcaciones en estructuras de tensegridad. Se observó que en estructuras compuestas con distintas cantidades de filas y columnas de un mismo diseño de celda, exhiben comportamientos estructurales similares en configuraciones geométricas simétricas, independientemente de la cantidad de celdas. En configuraciones simétricas, las estructuras con barras aisladas tienen un comportamiento idéntico, pero difieren en configuraciones asimétricas post-bifurcación. Las estructuras con barras conectadas mostraron mayor resistencia a la carga. Se identificaron bifurcaciones finitas de pandeo tipo Pitchfork en estructuras compuestas por los tres tipos de celdas.
Se investigó qué propiedades geométricas y materiales tienen una mayor influencia en el comportamiento de estructuras con celdas de barras aisladas, destacándose una mayor sensibilidad al radio de giro de las barras. Además, un estudio numérico reveló que imperfecciones del 5% en la construcción pueden desestabilizar estructuras con celdas de barras aisladas tipo 2, particularmente a través de perturbaciones en las posiciones de los nodos.
Por último, se realizaron validaciones experimentales de las leyes constitutivas propuestas para el post-pandeo de barras doblemente articuladas, se encontró que estas leyes modelan efectivamente las curvas carga-desplazamiento, pero no reflejan la pequeña rigidez residual post-pandeo. Adicionalmente, se compararon resultados experimentales con resultados numéricos en una estructura de tensegridad bidimensional simple. |
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