06/B151

 

Inestabilidad del equilibrio de estructuras de materiales compuestos usando métodos numéricos

Equilibrium instability of composite material structures using numerical methods

 

Director: MIRASSO, Aníbal Edmundo

Correo electrónico: aemirasso@yahoo.com.ar

 

Co-Director: AMBROSINI, Ricardo Daniel

 

Integrantes: RAICHMAN, Silvia Raquel; ZARADNIK, Raúl; TORO FERANDEZ, Jorge; ALVAREZ, 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.  Se busca continuar una línea de investigación y la formación de recursos humanos en mecánica estructural con materiales compuestos. En un proyecto anterior los miembros del presente equipo de trabajo analizaron la dependencia de las frecuencias naturales de vibración con el cambio de la rigidez de la estructura, debido a las acciones de esfuerzos membranales como la fuerza centrífuga. Se busca analizar el problema de inestabilidad de estructuras de materiales compuestos según los criterios energéticos y dinámicos, poniendo especial atención en las palas de generadores eólicos. Se formulará el modelo matemático y se implementará un código de elementos finitos para la solución numérica de distintos casos de interés. Se buscarán cargas de bifurcación a partir de trayectorias lineales y no lineales. Posteriormente se analizarán fenómenos estructurales con imperfecciones 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 necessary. Carbon epoxi composite laminated shells seem to be the best choice for this improve designs.  The project purpose is to go on with an investigation in area on material composite structural behavior, and to increase the number of researchers in this area. In a previous project the present team members had analyzed the dependence of the natural vibration frequencies with the structural stiffness changes due to the membranal force action, like the centrifugal forces one.  Composite material structure instability will be analyzed following the energetic and the dynamic criteria. Special attention will be placed in the wind turbine blades structures. The mathematical model will be formulated and a finite element code will be implemented for the numerical solution of several interesting cases. Bifurcation loads from linear and non linear fundamental path will be obtained. Afterwards, imperfect structural cases will be analyzed in a parametric way in order to understand the general behavior of the complex models. Simple models will be proposed to assist the designer for avoiding the large and expensive numerical models.