Un modelo monodimensional para el análisis de barras de pared delgada de material compuesto

Abstract

Se presenta un modelo monodimensional para el análisis de barras con sección de pared delgada constituidas por materiales compuestos. Cada pared está formada por un conjunto de láminas ortótropas que dan lugar a laminados que pueden ser incluso anisótropos. La formulación hace uso de los modelos de Navier–Bernoulli y Vlasov para describir la flexión y la torsión, respectivamente, a nivel de barra, y del modelo de Love–Kirchhoff para plantear las relaciones de comportamiento a nivel de lámina. Como primer resultado, se consigue una matriz de rigidez de dimensiones 5 × 5 que relaciona los esfuerzos y las deformaciones monodimensionales a nivel de sección. Posteriormente, utilizando el Principio de los Trabajos Virtuales y las funciones de forma apropiadas se obtiene la matriz de rigidez de un elemento tipo viga. El método es aplicable a barras con secciones de forma arbitraria con cualquier esquema de laminado, tanto abiertas como cerradas. Se presentan ejemplos de secciones con rigidez circunferencial uniforme (CUS) y con rigidez circunferencial asimétrica (CAS), para el estudio de los acoplamientos axil–torsión y flexión–torsión, respectivamente. La técnica ha sido validada comparando los resultados obtenidos con los deducidos por otros autores.