Líneas de Investigación

La actividad investigadora del GERM se enmarca en diferentes líneas de investigación que se pueden agrupar en aquellas que trabajan fundamentos de la Mecánica de los Medios Continuos y aquellas otras que son aplicaciones en dicha parcela.

F1) Caracterización de estados de tensiones singulares debido a discontinuidades de geometría, de material o de condiciones de contorno.

Análisis y evaluación de estados de tensiones singulares, es decir con tensiones no acotadas en torno a puntos, llamados singulares, con una discontinuidad de geometría, de material (isótropo o anisótropo) o de condiciones de contorno o interfase: grietas, grietas en una interfase perfecta o imperfecta, grietas terminando en una interfase, esquinas de un material o de varios materiales unidos con diferentes condiciones de contorno, de contacto o de interfase. Determinación de órdenes de singularidad y desarrollo de Métodos de cálculo de los factores generalizados de intensificación de tensiones asociados a los estados singulares mencionados.

 

F2) Desarrollo e implementación computacional de nuevos métodos de la mecánica de la fractura para la predicción de inicio y crecimiento de daño en materiales compuestos y en sus uniones y estructuras.

Desarrollo e implementación computacional de nuevos métodos de la mecánica de la fractura: la mecánica de la fractura finita (MFF), el modelo elástico lineal frágil de interfase (MELFI), la combinación de MFF con MELFI, modelos de zona cohesiva, modelos variacionales de la mecánica de la fractura como “phase fields” y otros.

 

F3) Fundamentos y aplicaciones del Método de los Elementos de Contorno.

Desarrollos teóricos y de implementación computacional del Método de los Elementos de Contorno para la resolución numérica de: problemas de deformación plana generalizada en materiales anisótropos, problemas axisimétricos, problemas tridimensionales para materiales transversalmente isótropos, problema de contacto con fricción, elástico y termo-elástico (con mallas conformes y no conformes), problemas en materiales con variación gradual de sus propiedades, problemas en materiales visco-elásticos. Métodos para garantizar la unicidad de la solución numérica en el Método de los Elementos de Contorno colocacional y de Galerkin simétrico. Cálculo de las tensiones y del gradiente de potencial en el contorno y en el dominio.

A1) Estudio a nivel multiescala de inicio y crecimiento de daño en materiales compuestos y en sus uniones y estructuras.

Estudio y predicción de mecanismos de daño en laminados de materiales compuestos a nivel micro-mecánico: daño entre fibras bajo cargas transversales a las mismas, y a nivel meso-mecánico: daño intralaminar y delaminación. Estudio y predicción de fallo a nivel macro-mecánico de especímenes, uniones y estructuras de materiales compuestos: despegues entre diferentes partes de una unión o una estructura. Implementación de criterios de daño progresivo en códigos computacionales del método de elementos finitos.

 

A2) Diseño, análisis y predicción de carga de fallo de estructuras de materiales compuestos.

Aplicación de códigos computacionales del método de elementos finitos al diseño, análisis y predicción de carga de fallo de diversas estructuras de materiales compuestos usadas sobre todo en el sector aeronáutico y de energías renovables, con especial atención al comportamiento pospandeo de paneles de material compuesto en los que se modelan los mecanismos de daño indicados en el apartado anterior.

 

A3) Uniones Adhesivas

Estudio de los estados tensionales en uniones adhesivas de material compuesto y/o metal para establecer criterios de diseño basados en los estados tensionales singulares existentes en uniones adhesivas. Caracterización de parámetros del material en presencia de estados singulares de tensión. Generación de un procedimiento de diseño de uniones de uso ingenieril.

 

A4) Fabricación de Materiales Compuestos

Modelización fluido-termo-mecánica, caracterización y optimización del proceso de compactación con ultrasonidos para acoplamiento con sistemas de fabricación fuera de autoclave. Caracterización de sistemas de curado rápido mediante radiación. Fabricación de piezas de fibra de carbono y fibra de vidrio mediante técnicas de fabricación aditiva (ALM) con impresora 3D.

 

A5) Ensayos de especímenes, uniones y estructuras de materiales compuestos.

Caracterización experimental de propiedades de materiales compuestos reforzados con fibras largas a nivel micro-mecánico: ensayos de fibra única, determinación de propiedades mecánicas de interfases fibra-matriz. Caracterización experimental de propiedades mecánicas de laminados de materiales compuestos: ensayo off-axis, ensayo de Iosipescu, ensayos de fatiga,… . Caracterización experimental de propiedades mecánicas de interfases entre laminados y adhesivos. Determinación experimental de carga de fallo de especímenes, uniones y también de estructuras a escala real.