Predicción autoconsistente generalizada de las propiedades antiplanas de materiales compuestos

Abstract

La presente investigación está enfocada en determinar las propiedades efectivas de materiales compuestos fibrosos piezoeléctricos, empleando un método autoconsistente generalizado. Para ello, se utiliza un modelo trifásico para fibras cilíndricas, elípticas y cofocales, sujetas a cargas eléctricas en el plano y mecánicas antiplanas en el infinito, utilizando aplicaciones conformes y la técnica de expansión de series de Laurent. Se trabaja con fibras distribuidas y orientadas aleatoriamente con variación en la forma de las mismas. Se extienden los métodos Diluido, Auto-consistente, Diferencial y de Mori-Tanaka, para el caso de fibras aleatoriamente orientadas estadísticamente con contacto perfecto y se utilizan para validar el método desarrollado. Se realiza la implementación en MATLAB del método, se calculan los coeficientes efectivos asociados a diferentes problemas y se proponen las posibilidades de aplicaciones de estos compuestos, abarcando la generación de energía eléctrica a nivel ingenieril, biológico, nano, etc. (Texto tomado de la fuente)

The present investigation is focused on determinate the effective properties of piezoelectric fiber reinforced composites, using a generalized self-consistent method. For that, is used a three-phased model for confocal elliptical cylinder fiber, subjected to antiplane mechanical and inplane electrical loads at infinity, using the conformal mapping integrated and the Laurent series expansion. It works with randomness orientation and distribution for fiber and accounting for variations in fiber section shapes. Are extended the Dilute, Self-consistent, differential and Mori-Tanaka methods for fiber reinforced composites to randomness orientation of fiber section with perfect contact, and are used to validate the present model. The MATLAB implementation of the method is performed, the effective coefficients associated to different problems are calculated and the possibilities of applications of these composites are proposed, included the generation of electrical energy at the engineering level, biological, nano, etc.