Ingenierías USBMed
Solución de la ecuación de Navier para el cálculo de elasticidad lineal en materiales nanoreforzados utilizando el método de elementos de frontera.
Artículo

Palabras clave

Elasticidad lineal
funciones de base radial
funcion multicuádrica
método de elementos de frontera

Cómo citar

Hernández Marulanda, A. F., & Gaviria, L. J. (2021). Solución de la ecuación de Navier para el cálculo de elasticidad lineal en materiales nanoreforzados utilizando el método de elementos de frontera. Ingenierías USBMed, 12(1). https://doi.org/10.21500/20275846.4853

Resumen

En este paper se plantea el estudio de elasticidad lineal en un material compuesto nano reforzado sometido a una fuerza externa constante con el fin de ser utilizado en la fabricación de prótesis de miembro inferior, para lo cual se desarrolló un algoritmo computacional que resuelve la ecuación de elasticidad lineal (ecuación de Navier), utilizando el método de elementos de frontera y funciones de base radial.

Se determinó si el uso de un algoritmo puede predecir el cambio en una geometría bidimensional a nivel de deformaciones, desplazamientos y esfuerzos en un material compuesto reforzado con nanotubos de carbono; utilizado en la fabricación de prótesis de miembro inferior y evidenciar el cumplimiento de los requerimientos deseados al ser sometido a una fuerza constante. Por lo anterior   el análisis de la información obtenida, se apoya el proceso de selección de un material compuesto nanoreforzado para uso en el desarrollo de prótesis de miembro inferior al ser sometido a una fuerza constante. Según el algoritmo desarrollado y los resultados encontrados, el método de elementos de frontera permite la simulación del comportamiento mecánico de un material compuesto (acero A36, a concentraciones de nanotubos de carbono de 1%, 2%, 3%)

 

https://doi.org/10.21500/20275846.4853
Artículo

Citas

[1] I. Daniel y I. Ori, Engineering Mechanics of Composite Materials., Oxford: Oxford University Press, 2005.
[2] E. Bekyarova, . N. Yingchun y E. Malarkey, «Applications of carbon nanotubes in biotechnology and biomedicine,» J Biomed Nanotechnol,, vol. 1, nº 1, pp. 3-17, 2005.
[3] J. Chiad, . S. Wajdj y J. Abbas, «Effect of the carbon nanotube (CNT) in the materials used for prosthetics and orthotics applications,» International Journal of Energy and Environment, vol. 9, nº 3, pp. 283-294, 2018.
[4] D. Tasis, Carbon Nanotube - Polymer Composites, RCS Publishing, 2013.
[5] S. Polizu, O. Savadogo, P. Poulin y Y. L'hocine., «Applications of carbon nanotubes-based biomaterials in biomedical nanotechnology,» Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol. 3, pp. 1883-1904, 2006.
[6] G. Rahman, Z. Najaf y A. Mehmood, «An Overview of the Recent Progress in the Synthesis and Applications of Carbon Nanotubes,» Journal of carbon research, vol. 5, nº 1, pp. 1-31, 2019.
[7] T. McNally y P. Potschke, Polymer - carbon nanotube composites Preparation, properties and applications., Woodhead Publishing, 2011.
[8] J. Laferrier y R. Gailey, «Advances in lower-limb prosthetic technology,» Physical Medicine and Rehabilitation Clinics of North America, vol. 21, nº 8, pp. 87-110, 2010.
[9] K. Samuelsson, T. Outi y A.-L. Salminen, «Effects of lower limb prosthesis on activity, participation, and quality of life: A systematic review,» Prosthetics & Orthotics International, vol. 36, nº 2, pp. 145-158, 2012.
[10] N. Boyard, Heat Transfer in Polymer Composite Materials Forming Processes, Wiley, 2016.
[11] B. Duleba y L. Dulebova, «Simulation and evaluation of carbon/epoxy composite systems using FEM and tensile test,» Procedia Engineering, vol. 9, pp. 70-74, 2014.
[12] J. Ferzinger y M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer, 2012.
[13] M. Subrata, «Boundary element methods in solid mechanics - a tribute to frank rizzo,» Electronic Journal of Boundary Elements,, vol. 1, nº 1, pp. 47-45, 2003.
[14] S. Timoshenko y J. Goodier, Theory of Elasticity, McGraw Hill, 1951.
[15] . N. Schclar , Anisotropic Analysis Using Boundary Elements, South Hampton: Computational Mechanics Publications, 1994.
[16] Y. J. Liu y X. L. Chen, «An advanced 3d boundary element method for characterizations of composite materials.,» Engineering Analysis with Boundary Elements, vol. 35, nº 1, pp. 69-81, 2005.
[17] P. Lingyun, D. Adams y F. Rizzo, «Boundary element analysis for composite materials and a library of green's functions,» Computers & Structures, vol. 66, nº 5, pp. 685-693, 1998.
[18] S. R. Bakshi, D. Lahiri y A. Agarwal, «Carbon nanotube reinforced metal matrix composites - a review,» International Materials Reviews, vol. 55, nº 1, pp. 41-64, 2010.
[19] G. F. Karlis , . A. Charalambopoulos y D. Polyzos, «An advanced boundary element method for solving 2D and 3D static problems in Mindlin's strain‐gradient theory of elasticity,» International Journal of Numerical Methods in Engineering, vol. 83, nº 11, pp. 1407-1427, 2010.
[20] J. Katsikadelis, Boundary elements theory and applications, Elsevier, 2002.
[21] P. Patridge, C. Brebbia y L. Wrobel, The dual reciprocity boundary Element Method, Computational mechanics publications, 1991.
[22] W. Chen y M. Tanaka, «A meshless, integration-free, and boundary - only RBF technique,» Comput. Math. Appl, nº 43, pp. 379-391, 2002.
[23] R. Vertnik y B. Sarlet, «Meshless local radial basis function collocation for convective-dissusive solid - liquid phase change problems,» Int. J. Numer. Methods Heat fluid Flow, vol. 16, nº 5, pp. 617-640, 2006.
Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.

Derechos de autor 2021 Ingenierías USBMed

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.