06/B113

 

Dinámica y estabilidad de estructuras de materiales compuestos usando métodos numéricos

Dynamic and stability of composite materials structures using numerical methods

 

Director: MIRASSO, Aníbal Edmundo

E-mail: aemirasso@uncu.edu.ar

 

Co-Director: AMBROSINI, Ricardo Daniel

 

Integrantes: RAICHMAN, Silvia Raquel; ZARADNIK, Raúl; GUZMÁN, Marcelo; ROBLES; Gonzalo

 

Resumen Técnico

La generación de energía eólica está exigiendo un salto tecnológico tal que en las palas de las turbinas eólicas se deberá ir a un rango de tamaño aún no desarrollado. Surge la necesidad de mayores exigencias de rigidez y resistencia a modos de falla de tipo estática, de fatiga y de estabilidad del equilibrio. Los laminados de epoxi y fibras de carbono son materiales compuestos que pueden cubrir estas necesidades. Las evaluaciones de resistencia a fatiga requieren de la determinación de tensiones dinámicas por acción del viento. Las cargas de inestabilidad y de las frecuencias naturales de vibración dependen de la rigidez de la estructura, que es modificada por las acciones de esfuerzos membranales como la fuerza centrífuga.

Se busca desarrollar una linea de investigación y la formación de recursos humanos en mecánica estructural con materiales compuestos. Se formulará el problema oscilación libre y estabilidad con rigidez afectada por esfuerzos membranales, y se implementará un código de elementos finitos. Posteriormente se analizarán fenómenos estructurales en forma paramétrica, con el propósito de formular modelos simples que permitan capturar el comportamiento global sin necesidad de realizar grandes modelos numéricos computacionalmente muy costosos.

 

Summary

In the wind energy generation technology the challenge to be met is to reach greater rotor blades for increased energy capture. Not only more stiffness requirements, but also more resistance against static, fatigue and stability failure modes will be neccesary. Carbon epoxi composite laminated shells seem to be the best choice for this improve designs. In order to analyze the fatigue resistance, the stresses due to dynamic effects like the wind action should by well defined. The bifurcation critical loads and the natural vibration frequencies depend on the structural stiffness. The latter, is modifed by the membranal force action, like the centrifugal forces one.

The project pourpose is to begin an investigatioin area on material composite structural behavior, and to increase the number of reserchers in this area. The free vibration problem will be formulated as well as the stability one, considering the modified stiffness due to mebranal actions. A finite element code with this formulations will be implemented to analyze structural behavior in a wide range of geometries. Afterwards, simple models will be proposed to asist the designer for avoiding the large and expensive numerical models.