BBASTCI95 – Desarrollo de modelos reducidos de simulación para componentes mecánicos y estructurales enfocados en el análisis dinámico con formulaciones probabilísticas e incertidumbre.

El proyecto se orienta a construir y validar modelos matemáticos/computacionales que permitan representar la dinámica de componentes mecánicos y estructuras complejas atendiendo a su potencial aplicabilidad industrial como herramienta de evaluación operativa y funcional. A su vez se pretende emplear herramientas informáticas de inferencia estadísticas para estimar respuestas de tales modelos bajo contextos de escasez de información y/o para identificar propiedades mecánicas, materiales y estructurales, asociadas a los mismos. 

Diversas industrias en un gran abanico de aplicaciones están forzado la innovación en materiales, componentes y estructuras, junto con la aplicación de técnicas informáticas basadas en modelos o simulación de los mismos para garantizar funcionamientos óptimos sin riesgos durante la mayor parte de los procesos productivos. Se contemplan los aspectos de simulación computacional antes de poner un producto en mercado o instalación productiva, sea para prever su funcionamiento o bien para tener un émulo del producto y constatar su funcionamiento (actualmente denominado gemelo digital). En ello, no solo es importante incorporar modelos novedosos y representativos de estructuras o componentes complejos. También los aspectos aleatorios juegan un papel importantísimo ya que casi todas las entidades (densidad, constantes de rigidez, constantes de amortiguamiento, condiciones de borde, propiedades elásticas, y hasta el mismo modelos en tanto que tal) que intervienen en la definición de un sistema complejo estructural o mecánico poseen inherentemente aleatoriedad. En tanto que se desee predecir y analizar con mayor detalle el comportamiento dinámico de componentes reales y lograr productos o resultados óptimos, se debe incluir en la modelación aspectos de incertidumbre. 

Dentro de la variada gama de componentes básicos para construir sistemas mecánico-estructurales más complejos, los tipos de componentes esbeltos siempre han jugado un rol primordial por su agilidad para interpretar la fenomenología y por su capacidad para condensar información representativa con modelos poco demandantes, e.g. modelos 1D o bien modelos de parámetros condensados. Una sopesada revisión de la literatura científica disponible refleja el creciente interés que se da a temas de modelación de meta-materiales y meta-estructuras mecánicas concebidos como estructuras esbeltas muy complejas con resonadores locales embebidos sean mecánicos como piezoeléctricos o magnetoestrictivos o combinaciones entre ellos. Sin embargo, es muy reciente y poco explorado el estudio en conjunto de tópicos probabilísticos junto con modelos mecánico-estructurales complejos. En ello se observan áreas de vacancia tanto en profundidad como extensión aplicativa de los modelos mecánico-estructurales.

Con el desarrollo del presente proyecto se pretende extender y profundizar el nivel de conocimiento actual sobre la dinámica de estructuras esbeltas complejas, introduciendo modelos unidimensionales y de parámetros condensados de que ofrezcan mayor generalidad (e.g. vigas de paredes delgadas sean o no pre-curvadas, manojo cables de alta tensión, entre otros) junto con resonadores acoplados de variado tipo de accionamiento y/o amortiguamiento. A su vez, la incorporación de técnicas de modelación probabilística en el estudio de la dinámica estructural permitirá establecer la extensión, grados de robustez y confiabilidad de los modelos desarrollados, mediante la cuantificación y propagación de incertidumbre paramétrica y/o sistémica. En específico, los aportes principales del proyecto se focalizan en los siguientes núcleos.

El primer núcleo consistente en el desarrollo analítico, computacional y eventualmente experimental de modelos generales de vigas y estructuras resonantes con periodicidad constitutiva elástica, con acoplamiento estructural global y con resonadores locales (mecánicos, piezoeléctricos, etc.) acoplados distribuidos periódicamente que faciliten, por su diseño, diversas alternativas de atenuación de los patrones vibratorios multi-frecuencia. El segundo núcleo reside en la construcción y evaluación de modelos dinámicos para manojos de cables conductores de alta tensión eléctrica que debido a la periodicidad constructiva de elementos disipadores poseen fenómenos dinámicos semejantes a los mencionados más arriba. Un último núcleo consistirá en la propuesta de gemelos digitales para casos dentro de los núcleos anteriores.