Implementación numérica de una ley constitutiva no lineal tiempo-dependiente para el estudio de cables de fibras de poliéster ante cargas cíclicas

Abstract

Los cables de fibra de poliéster tienen diversas aplicaciones, entre las que se encuentran el izaje en construcción, espías o sistemas de amarres de barcos, estructuras pretensadas de hormigón y anclajes de plataformas ubicadas en grandes profundidades marinas. Este último es el tema de interés de este trabajo de título ya que los cables están constantemente expuestos a situaciones de carga y descarga, proceso que afecta la rigidez del material. El objetivo principal de este trabajo de investigación consiste en implementar numéricamente una ley constitutiva no lineal tiempo-dependiente para cables de fibra de poliéster ante la acción de cargas cíclicas, con la finalidad de reproducir el comportamiento de éstos. Para ello se realiza, en primera instancia, una revisión bibliográfica del tema para conocer los antecedentes que se tienen. Posterior a ello, se realiza un estudio de las expresiones de deformación viscoelástica y viscoplástica presentadas por Huang et al., 2014, considerando cada caso según la magnitud de la carga aplicada. Además, se presenta la identificación de los parámetros que definen a la ley constitutiva como no lineal. Luego, se valida el modelo a partir de una evaluación numérica del modelo considerando el análisis de sensibilidad paramétrico de la ley constitutiva. Por otro lado, se hace un estudio de una ley constitutiva para una fibra de poliéster y se compara con los resultados obtenidos del resto de los componentes del cable. Además, se analiza el comportamiento de la estructura interna de las fibras de poliéster, la cual se representa a partir de tres etapas que impactan directamente en el módulo de elasticidad del material, y por lo tanto, en su rigidez. Finalmente, se realiza una implementación numérica de la respuesta estática de los cables de poliéster a partir de la ley constitutiva planteada anteriormente para los componentes básicos del cable. De igual manera, se reproduce la respuesta de tres cables distintos de diámetro mayor a partir de dicha implementación numérica. Se concluye que el modelo no capta la variación de rigidez con respecto al número de ciclos de carga.