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Absorción de energía generada por cargas de impacto en estructuras celulares funcionalmente graduadas mediante elementos finitos

Resumen

Los sólidos celulares están siendo ampliamente implementados en diferentes sectores industriales como el civil, aeroespacial, naval, seguridad industrial, entre otros, por ser una opción eficiente en términos de sus propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y acústicas, comparados con otro tipo de estructuras. El objetivo de este trabajo es analizar, haciendo uso del método de elementos finitos, la influencia de los parámetros geométricos de estructuras celulares fabricadas mediante manufactura aditiva (AM) con la técnica de modelado por deposición fundida (FDM) en su capacidad de absorción de energía. En primer lugar, se diseñaron diferentes topologías de estructuras celulares uniformes y funcionalmente graduadas. Luego, se realizaron modelos numéricos de impacto mediante análisis por elementos finitos (FEA) con el fin de evaluar la energía disipada, las fuerzas y los desplazamientos de las diferentes arquitecturas. Los resultados de este proyecto de investigación indican que hay una clara tendencia que muestra que las estructuras celulares funcionalmente graduadas en todos los rangos de energía establecidos, ofrecen una mejor respuesta a impactos de baja velocidad y por tanto, son recomendables para aplicaciones de este tipo, mientras que las arquitecturas sin clasificación funcional, son preferibles en aplicaciones estructurales, en donde la relación peso-resistencia y la rigidez uniforme, es un requerimiento importante durante el proceso de selección.