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Materiales isotrópicos y ortotrópicos

Material isotrópicos

Un material es isotrópico si sus propiedades mecánicas y térmicas son las mismas en todas las direcciones. Los materiales isotrópicos pueden tener estructuras microscópicas homogéneas o no homogéneas. Por ejemplo, el acero muestra un comportamiento isotrópico, aunque su estructura microscópica no es homogénea.

Materiales ortotrópicos

Un material es ortotrópico cuando sus propiedades mecánicas o térmicas son únicas e independientes en tres direcciones perpendiculares entre sí. Algunos ejemplos de materiales ortotrópicos son la madera, muchos cristales y los metales laminados.

Por ejemplo, las propiedades mecánicas de la madera en un punto se describen en las direcciones longitudinal, radial y tangencial. El eje longitudinal (1) es paralelo a la dirección del grano (fibra), el eje radial (2) sigue la dirección de los anillos de crecimiento y el eje tangencial (3) es tangente a los anillos de crecimiento.

Definir propiedades ortotrópicas para sólidos

Las direcciones de materiales ortotrópicos en un componente se definen según la geometría de referencia seleccionada. Si una pieza se fabrica sin tener en cuenta este aspecto, debe modelarla como piezas diferentes para definir las direcciones ortotrópicas correctamente. Por ejemplo, considere la pieza que se muestra en la figura:

Necesita modelar esta pieza como dos piezas; el cilindro y la chapa plana. Puede utilizar un plano como la geometría de referencia para definir las direcciones de materiales ortotrópicos para la chapa plana y el eje del cilindro como la geometría de referencia para el cilindro.

Las direcciones X, Y y Z para un material ortotrópico cuando se utiliza un plano como geometría de referencia.

Las direcciones radial (X), tangencial (Y) y axial (Z) para un material ortotrópico cuando se utiliza un eje como geometría de referencia.

Definir propiedades ortotrópicas para vaciados

Para un vaciado plano, seleccione un plano paralelo al vaciado como geometría de referencia. Los ejes X e Y se encuentran en el plano y el eje Z es normal al plano. Para un vaciado cilíndrico, seleccione el eje del cilindro como geometría de referencia. El eje Y es paralelo al eje del cilindro y el eje X es tangencial.

Las direcciones X, Y y Z de un material ortotrópico para un vaciado plano.

Las direcciones X e Y de un material ortotrópico para un vaciado cilíndrico.

 

Para vaciados compuestos, las direcciones X, Y y Z de la definición del material ortotrópico  se definen diferentemente para cada pliegue dependiendo del ángulo del pliegue. No se tiene en cuenta la geometría de referencia para la definición del material ortotrópico.

En general, el software modifica la geometría de referencia de la siguiente manera:

  • El software transforma el sistema de coordenadas definido por la geometría de referencia de modo que, por ejemplo, el eje Z pasa a ser normal al plano del vaciado. El plano del vaciado se define por los 3 nodos angulares.

  • Si el ángulo entre el eje X de la geometría de referencia seleccionada y la normal al plano de vaciado supera los 45o, el programa proyecta el eje X de la geometría de referencia sobre el plano de vaciado para definir el eje X modificado.

  • Si el ángulo entre el eje X de la geometría de referencia seleccionada y la normal al plano de vaciado es inferior a 45o, el programa proyecta el eje Y de la geometría de referencia sobre el plano de vaciado para definir el eje X modificado.

  • El eje Y de la geometría de referencia modificada se define más adelante para completar un sistema de coordenadas cartesianas en el sector derecho.

Para definir material ortotrópico:

 



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