
handle: 2117/427985
Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el estudio, diseño y análisis experimental y computacional de materiales auxéticos, que se caracterizan por poseer un coeficiente de Poisson negativo, lo que les otorga propiedades mecánicas singulares como la capacidad de expandirse lateralmente bajo tracción. El proyecto comenzó con la fase de diseño de una pieza geométrica optimizada para maximizar este comportamiento auxético, empleando el PLA como material base debido a su bajo costo, disponibilidad y ventajas medioambientales al ser biodegradable. Una vez diseñada la pieza, se llevaron a cabo simulaciones mediante el software Ansys Workbench para predecir el comportamiento mecánico de la estructura bajo condiciones de carga. Estas simulaciones permitieron obtener resultados teóricos, como deformaciones, tensiones y la localización de zonas críticas de esfuerzo, las cuales posteriormente se contrastaron con los datos experimentales obtenidos mediante ensayos de tracción realizados en laboratorio. Durante los ensayos, se registraron las deformaciones longitudinales y transversales necesarias para calcular el coeficiente de Poisson y se evaluaron las regiones donde la pieza sufrió daños estructurales. Los resultados indicaron una correlación significativa entre las simulaciones y los datos experimentales, lo que valida tanto el modelo geométrico como los parámetros empleados en el análisis computacional. En paralelo, se realizó un análisis exhaustivo del ciclo de vida del PLA, evaluando su impacto ambiental desde la producción hasta el final de su vida útil. Este análisis permitió destacar las ventajas del uso de materiales sostenibles en proyectos de ingeniería y sentar las bases para futuras investigaciones en diseño sostenible. Finalmente, el trabajo concluye con una discusión de los resultados obtenidos y se presentan propuestas de mejora, incluyendo posibles aplicaciones futuras de los materiales auxéticos en sectores como la ingeniería estructural, biomédica o de dispositivos funcionales. Este proyecto no solo aborda un problema técnico, sino que también promueve la integración de consideraciones ambientales, económicas y sociales en el proceso de diseño y análisis, subrayando la importancia de un enfoque multidisciplinar en la ingeniería moderna.
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials, Enginyeria d'estructures -- Materials, Structural design, Structural engineering -- Materials, Disseny d'estructures
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