I Congreso de Postgrado fcfm: ingeniería, ciencias e innovación

159 Santiago, 10 al 12 de agosto, 2022 MODELACIÓN ELECTROMECÁNICA DE FRACTURA EN COMPUESTOS DE NANOTUBOS DE CARBONO AUTO SENSIBLES Leonel Quinteros¹*, Enrique García-Macías¹ , ², Emilio Martínez-Pañeda¹ ¹Departm nt of Civil and vironmental Engineering, Imperial College Lon on, UK. ² Department of Structural Mechanics and Hydraulic Engineering, University of Granada, Spain. *Email: l.quinteros-palominos20@imperial.ac.uk RESUMEN La investigación en materiales compuestos auto sensibles es crucial para desarrollo del monitoreo inteligente de estructuras civiles. En este campo los nanotubos de carbono se presentan como un filamento prometedor para ser usado como refuerzo en compuestos, tanto poliméricos como en base a cemento, pues además de mejorar las propiedades electromecánicas del compuesto, también le otorgan auto sensibilidad gracias a las interacciones entre estas inclusiones [1], permitiendo la variación de su conductividad eléctrica en función de la deformación mediante el llamado efecto piezoresistivo. El concepto de monitoreo estructural inteligente da paso a generar un gemelo digital que requiere detectar cual- quier variación en el sistema, desde simples deformaciones hasta la fractura estructural total, por lo tanto, se requiere un modelo preparado para simular la respuesta bajo cualquier carga. El siguiente trabajo propone la simulación de compuestos con inclusiones de nanotubos de carbono, estimando sus propiedades electromecáni- cas [2], para luego introducir estas propiedades en un modelo de elementos finitos obteniendo la variación en la resistencia eléctrica entre dos electrodos debido a la deformación. El modelo resuelve el equilibrio de momen- to, la conservación de corriente eléctrica y además estima el crecimiento y propagación de grietas utilizando el método phase-field, que predice la propagación de grietas en geometrías y dimensiones arbitrarias basándose en la minimización global de energía [3]. También, tanto la rigidez del sistema como la conductividad eléctrica del compuesto están acopladas a la variable del phase-field, degradándose a medida que el compuesto pierde su integridad mecánica. AGRADECIMIENTOS: L. Quinteros agradece el apoyo financiero otorgado por la agencia nacional de investigación y desarrollo (ANID)/ programa de becas / DOCTORADO BECAS CHILE/2020 - 72210161. REFERENCIAS [1] García-Macías, E., Castro-Triguero, R., Sáez, A., & Ubertini, F. (2018). 3D mixed micromechanics-FEMmodeling of piezoresistive carbon nanotube smart concrete. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 340, 396-423. [2] Quinteros, L., García-Macías, E., & Martínez-Pañeda, E. (2022). Micromechanics-based phase field fracture modelling of CNT composites. Composites Part B: Engineering, 236, 109788. [3] Kristensen, P. K., Niordson, C. F., & Martínez-Pañeda, E. (2021). An assessment of phase field fracture: crack initiation and growth. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 379(2203), 20210021. 14 NANOT E CNO LOG Í A Y MAT E R I A L E S