Estudio de la respuesta mecánica de estructuras auxeticas semirrígidas fabricadas por manufactura aditiva mediante el análisis de elementos finitos

Abstract

El fin principal del presente trabajo de investigación es analizar el comportamiento mecánico, módulo de elasticidad (E) y coeficiente de Poisson , de estructuras auxéticas semirrígidas obtenidas mediante el método de rotación de rectángulos ante la aplicación de cargas axiales utilizando el análisis de elementos finitos (FEM). Para ello se establecen tres estudios, basados en la relación de longitudes de los rectángulos : en primer lugar, se estipula a en 0,5 teniendo rectángulos cuya altura es el doble que su ancho, en segundo lugar, se trabaja con de 1 teniendo rectángulos de igual ancho y alto (cuadrados) y en tercer lugar se detallan los rectángulos con de 2, para los cuales el ancho es el doble que el alto. Para cada uno de los valores de mencionados anteriormente se establecen incrementos angulares dentro del rango comprendido entre 10° y 90°. Con el fin de analizar la respuesta mecánica se establecen variaciones en su configuración geométrica ( y ) se inicia con el diseño y modelado CAD de la estructura, seguido de esto se exporta el modelo CAD al software ANSYS Workbench 19.2 y se establecen las configuraciones propias de un análisis FEM con el fin de obtener los esfuerzos normales, equivalentes y deformaciones generadas en el eje X y Y para las diferentes cargas aplicadas, establecidas entre 50 N y 300 N. El análisis FEM y posterior tratamiento de resultados permitió establecer a las estructuras con de 0,5 como parcialmente auxéticas ya que presentan un valor negativo para entre 0° Y 14,43°. Las estructuras con de 1 se clasifican como totalmente auxéticas ya que es negativo en todo su dominio y finalmente las estructuras con de 2 se definen como parcialmente auxéticas ya que entre 0° Y 46,81° es negativo.