Validación de elementos poliméricos sometidos a cargas combinadas, optimizados topológicamente mediante software INSPIRE 9.5

Abstract

Uno de los problemas más frecuentes que existen en la ingeniería, es determinar la óptima configuración geométrica de los elementos que conforman un sistema mecánico que utiliza como material el polímero conservando su resistencia a cargas estáticas y su rigidez mecánica. En este trabajo se plantea la validación de elementos poliméricos que conforman un sistema elemental mecánico sometidos a cargas combinadas, optimizados topológicamente mediante el software Inspire 9.5. La validación del comportamiento mecánico de estos elementos empezó con la realización de ensayos mecánicos sobre los polímeros ABS (Acrilo Nitrilo Butadieno Estireno) y PLA (Ácido Poliláctico) con el fin de obtener sus propiedades físicas y mecánicas. Los elementos fueron simulados en su comportamiento mecánico mediante programas adecuados, utilizando las propiedades mecánicas medidas en los ensayos, una vez obtenidos los resultados de las simulaciones se procedió a realizar una optimización topológica de elementos básicos tipo viga simplemente apoyada, barra cilíndrica a torsión y elemento prismático sometido a flexo torsión con retiro de material al 50 %, 30 % y 20 % bajo la condición de máxima rigidez, utilizando para ello el programa computacional Inspire 9.5 el cual basa su análisis en método de los elementos finitos calculando la máxima rigidez con restricción de volumen, permitiendo la reducción del peso. Los prototipos optimizados fueron construidos en impresoras 3D y utilizando equipos e instrumentos del laboratorio de Mecánica de Materiales de la Universidad de las Fuerzas Armadas, se procedió a validar los resultados obtenidos en las simulaciones con los valores obtenidos en los ensayos mecánicos de laboratorio.