Comparación de diferentes condiciones de tracción frontera por medio de la técnica de elemento de volumen representativo - Bello Gómez, Mario Alberto (2012)
Los materiales heterogéneos son de gran uso e importancia en muchos sectores, como lo son la industria aeronáutica, medica, de servicios, etc., debido a la posibilidad de combinar las propiedades de diferentes materiales y ser utilizados de acuerdo a requerimientos específicos. El gran problema de los materiales heterogéneos es su evaluación mecánica. Tradicionalmente, este tipo de evaluaciones se realiza considerando el material como homogéneo, es decir que tiene las mismas propiedades en cualquier punto de la muestra. Si bien es cierto que macroscópicamente un material se puede considerar homogéneo a medida que se varía de escala a micro, meso o nano, se demuestra que esta suposición ya no es tan realista. Diferentes técnicas para la evaluación mecánica de este tipo de materiales han sido desarrolladas y continúan bajo investigación hasta el día de hoy, siendo una de estas la técnica de homogenización. Esta técnica permite evaluar un material heterogéneo, como si fuera un material homogéneo. Para utilizar la homogenización se ha utilizado un Elemento de Volumen Representativo (RVE) el cual es una muestra estadística del material y propiedades a evaluar. Durante esta investigación el RVE fue compuesto de dos materiales distintos a los cuales se les pueden dar las características requeridas. El material seleccionado y utilizado fue el concreto, el cual es un material poroso. La creación del RVE se basó en considerar las propiedades del concreto y las propiedades del aire para caracterizar los poros. El RVE, consiste en un cubo con esferas dentro de él, donde el cubo es hecho de concreto y las esferas de aire. Este RVE, fue sometido a diferentes condiciones frontera. Entre estas condiciones están, establecer tres partes fijas, así como diversas condiciones de tensiones y esfuerzos de corte en diferentes direcciones. Y así evaluar los casos de cada uno de los RVE. Se crearon 100 configuraciones distintas, estas configuraciones varían respecto a la posición de las esferas dentro del cubo, para examinar el comportamiento respecto a la posición dentro de este. Estas esferas, deben de cumplir con la condición que no pueden interceptarse entre ellas mismas ni con las paredes del cubo. Posteriormente se eligieron diferente número de esferas para analizar esta teoría, aplicando este caso para: 1, 4, 8 y 16 esferas. Como se muestra en la tabla 1. Cada caso fue ejecutado 100 veces en la interface de ABAQUS por medio de subrutinas creadas en el lenguaje de programación Python. Al analizar los resultados obtenidos de las 100 configuraciones se obtuvo una matriz promedio para cada configuración, aunado a esto se obtuvo el valor máximo y mínimo en la ε11 el cual fue dividido entre 7 rangos con la finalidad de obtener una mejor distribución de los casos. Este estudio demostró que la mayoría de los casos se sitúan en el valor medio (ε11max+ε11min. Con el cálculo de una matriz promedio para cada número de esferas se hizo una comparación entre las diferentes configuraciones del RVE, donde se observa en las diferentes las regiones de la matriz como los valores máximos y mínimos se van acercando cada vez más conforme se aumenta el número de esferas, a su vez de que los valores no presentan una gran cambio respecto al anterior. Comprobando como el material a cierto número de esferas tiene un comportamiento homogéneo.