Modelización micromecánica de compuestos piezoeléctricos mediante MEF

Abstract

Este proyecto propone el desarrollo de una metodología de cálculo para obtener los coeficientes efectivos de un material compuesto piezoeléctrico mediante la modelización micromecánica del mismo. La modelización micromecánica se ha basado en la utilización del método del elemento de volumen representativo, y la resolución numérica del mismo se ha llevado a cabo mediante el programa de elementos finitos ANSYS. La metodología de cálculo desarrollada ha sido validada mediante un caso resuelto de compuesto piezoeléctrico periódico extraído de la literatura, y posteriormente se ha empleado para estudiar la influencia de distintos factores en los coeficientes efectivos de un compuesto piezoeléctrico, como son la relación de aspecto de las inclusiones piezoeléctricas, el tipo de matriz polímerica, la adición de nanotubos de carbono en la matriz polimérica, y la existencia de aglomeraciones de nanotubos en la matriz con adición de nanotubos.

This project proposes the development of a calculation methodology to obtain the effective coefficients of a piezoelectric composite material by micromechanical modeling. Micromechanical modeling has been based on the use of the representative volume element method, and the numerical resolution has been carried out using the ANSYS finite element program. The developed calculation methodology has been validated through a solved case of periodic piezoelectric compound extracted from the literature, and subsequently it has been used to study the influence of different factors on the effective coefficients of a piezoelectric composite, such as the aspect ratio of piezoelectric inclusions, the type of polymeric matrix, tuning the matrix with carbon nanotubes, and the existence of carbon nanotubes agglomeration in the matrix.