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

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

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... Ver más

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Ingenierías USBMed

2027-5846

Hernández Marulanda, Andrés Felipe

Gaviria, Leidy Johana

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

10.21500/20275846.4853

12

2021-05-11

Colombia

Elasticidad lineal

funciones de base radial

funcion multicuádrica

método de elementos de frontera

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http://purl.org/coar/access_right/c_abf2

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

Ingenierías USBMed - 2021

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spelling Solución de la ecuación de Navier para el cálculo de elasticidad lineal en materiales nanoreforzados utilizando el método de elementos de frontera.
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.
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.
D. Tasis, Carbon Nanotube - Polymer Composites, RCS Publishing, 2013.
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.
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.
T. McNally y P. Potschke, Polymer - carbon nanotube composites Preparation, properties and applications., Woodhead Publishing, 2011.
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.
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.
N. Boyard, Heat Transfer in Polymer Composite Materials Forming Processes, Wiley, 2016.
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.
J. Ferzinger y M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer, 2012.
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.
S. Timoshenko y J. Goodier, Theory of Elasticity, McGraw Hill, 1951.
N. Schclar , Anisotropic Analysis Using Boundary Elements, South Hampton: Computational Mechanics Publications, 1994.
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.
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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.
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.
J. Katsikadelis, Boundary elements theory and applications, Elsevier, 2002.
P. Patridge, C. Brebbia y L. Wrobel, The dual reciprocity boundary Element Method, Computational mechanics publications, 1991.
W. Chen y M. Tanaka, «A meshless, integration-free, and boundary - only RBF technique,» Comput. Math. Appl, nº 43, pp. 379-391, 2002.
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.
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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.
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Publication
Artículo de revista
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%)  
Hernández Marulanda, Andrés Felipe
Gaviria, Leidy Johana
Elasticidad lineal
funciones de base radial
funcion multicuádrica
método de elementos de frontera
12
1
Ingenierías USBMed - 2021
Núm. 1 , Año 2021 : Ingenierías USBMed
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
application/pdf
Universidad San Buenaventura - USB (Colombia)
Ingenierías USBMed
Español
https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/view/4853
Solution of the Navier equation for the calculation of linear elasticity in nano-reinforced materials using the boundary element method.
multiquadric function
In this paper, the study of linear elasticity is proposed in a nano reinforced composite material subjected to a constant external force in order to be used in the manufacture of lower limb prostheses, for which a computational algorithm was developed that solves the equation of linear elasticity (Navier equation), using the  boundary  element method and radial base functions. It was determined if the use of an algorithm can predict the change in a two-dimensional geometry at the level of deformations, displacements and stresses in a composite material reinforced with carbon nanotubes used in the manufacture of lower limb prostheses and demonstrate compliance with the desired requirements when subjected to constant force. Therefore, with the implementation of the algorithm and the analysis of the information obtained, the selection process of a nano-reinforced composite material for use in the development of lower limb prostheses is supported when subjected to constant force. According to the algorithm developed and the results found, the boundary element method allows the simulation of the mechanical behavior of a composite material (A36 steel, at carbon nanotube concentrations of 1%, 2%, 3%)  
Linear elasticity
radial basis functions
boundary element method
Journal article
https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/download/4853/4844
10.21500/20275846.4853
https://doi.org/10.21500/20275846.4853
2027-5846
2021-05-11
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2021-05-11T23:35:04Z
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Ingenierías USBMed - 2021
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
references 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.
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.
D. Tasis, Carbon Nanotube - Polymer Composites, RCS Publishing, 2013.
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.
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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.
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.
N. Boyard, Heat Transfer in Polymer Composite Materials Forming Processes, Wiley, 2016.
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.
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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.
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I. Daniel y I. Ori, Engineering Mechanics of Composite Materials., Oxford: Oxford University Press, 2005.
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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.
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