Diseño Computacional De Materiales Compuestos Microheterogéneos.

Abstract

Se presenta en este trabajo una metodología para el diseño de materiales
compuestos micro-heterogéneos de partículas con distribución aleatoria utilizando
algoritmos genéticos y de búsqueda directa. Se muestra que estos métodos de optimización,
en los cuales no es necesario evaluar las derivadas de la función objetivo, son adecuados
para el diseño de materiales. Se implementa para esto un paquete computacional con
programas comerciales y rutinas en MATLAB desarrolladas por los autores.
El diseño del material implica la selección de materiales para las dos fases del compuesto
(matriz y partículas) y la fracción volumétrica de estas últimas para obtener las propiedades
mecánicas macroscópicas deseadas. El problema se resuelve en dos dimensiones y con una
ley de comportamiento elástica lineal.
Las propiedades macroscópicas del material son evaluadas como ‘relaciones entre
promedios’ de las variables involucradas. Esta relación debe realizarse sobre una muestra
representativa del material que incorpore la cantidad suficiente de micro-heterogeneidades.
Esta muestra es referida en la literatura como Elemento de Volumen Representativo (EVR).
Los campos internos de las distintas variables son calculados sobre la base de un análisis
estadístico sobre una serie de EVR sometidos a una carga de prueba utilizando la
metodología de ‘teoría de campos medios’ o ‘teoría de propiedades efectivas’.