Evaluación mediante simulación numérica de un dispositivo de ensayo multiaxial para sólidos hiperelásticos

Abstract

En este trabajo se va a realizar un primer análisis del funcionamiento de un dispositivo de ensayo multiaxial para sólidos hiperelásticos. Además, se ha diseñado un sistema de sujeción de la muestra que permite una preparación más sencilla de los ensayos y la posibilidad de realizar ensayos uniaxiales. El estudio de este tipo de materiales es especialmente complejo debido a las grandes deformaciones a las que pueden llegar a verse sometidos. Encontramos sólidos hiperelásticos en multitud de aplicaciones industriales y médicas, por tanto, es una tarea crítica caracterizarlos de manera precisa. El proceso comienza con el diseño 3D de los elementos que componen la máquina de ensayo y del nuevo sistema de anclaje que, mediante el uso de imanes, permite una colocación más sencilla de la muestra. Posteriormente, se ha llevado a cabo un estudio en el que se ha empleado un software de elementos finitos que nos ha permitido predecir de manera precisa el comportamiento tanto del material ensayado como de la propia máquina de ensayos. El proceso de simulación se ha comenzado partiendo de un modelo básico del problema al que se ha ido añadiendo complejidad hasta reflejar, de manera fiel, el funcionamiento real del dispositivo. En una segunda fase se han aplicado una serie de simplificaciones geométricas con el objetivo de determinar el impacto que estas tendrían sobre el coste computacional del problema. Observando los resultados obtenidos se ha determinado el lugar óptimo para posicionar una banda extensiométrica en el dispositivo de ensayo que permitirá, indirectamente, recoger los valores de tensión que se generan durante el ensayo y se ha validado el diseño y funcionamiento del dispositivo para ser utilizado en futuras investigaciones.