Levelset como herramienta para el prediseño y caracterización en procesos LCM

• Autores: Víctor García Peñas
• Directores de la Tesis: Fernando Sánchez López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad CEU - Cardenal Herrera ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Antonio García Manrique (presid.), Pantaleón David Romero Sánchez (secret.), Nuno Correia (voc.)
• Materias:
  • Física
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería de estructuras
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Repositorio Institucional CEU
• Resumen

  • En la familia de procesos Liquid Composite Molding (LCM) compuesta entre otros por: Resin Transfer Molding (RTM), Vacuum Resin Transfer Molding (VARTM) y Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI), la progresión del frente, formado por el flujo de resina está condicionada principalmente por: la disposición inicial en las ubicaciones de las líneas de inyección y venteo, y las propiedades materiales como permeabilidad y viscosidad. Por lo tanto, el diseño de la disposición y características del medio material son claves en la consecución adecuada de piezas Fibre-Reinforced Polymer (FRP). En la actualidad, estos condicionantes son solucionados mediante técnicas ensayo-error, acompañadas de simulaciones físicas convencionales haciendo del pre-diseño de canales de inyección una tarea complicada y costosa, desde el punto de vista computacional y económico e incompatible con técnicas estándar de optimización y control activo en tiempo real. El objetivo principal de esta tesis será desarrollar herramientas computacionales rápidas (no necesariamente físicas) para utilizar en la etapa de pre-diseño y sobre el control activo en tiempo real basadas en Level Set y Fast Marching. Expondremos el uso de estas técnicas para procesos (VARI) los cuales trabajan sobre piezas de gran tamaño, con contra-molde flexible o semiflexible. En estos procesos, la etapa de impregnación no puede acelerarse con un aumento de presión en la inyección, la única opción pasa por incrementar la línea de canales de inyección. La evolución del frente, o interfase, puede relacionarse, de forma simple, con la distancia recorrida desde la zona de interés (por ejemplo desde la línea de inyección o el ventéo). Nuestra técnica numérica basada en Level Set enlaza el marco computacional con las características geométricas de cada pieza. El trabajo está inspirado en los conceptos de medial axis y define indicadores de proceso geométricos como el campo de distancia y el edge pattern. El marco computacional expuesto está basado en técnicas Artificial Vision (AV) junto con Level Set y es capaz de monitorizar el proceso en tiempo real e inferir de forma cualitativa y cuantitativa las propiedades del medio material y la evolución del proceso. La caracterización del medio material se realiza mediante una técnica numérico-experimental, Mixed Numerical Experimental Tecnique (MNET), computando las propiedades del medio material en modo iterativo con el objetivo de enlazar los datos experimentales medidos con el marco computacional y la estimación realizada mediante simulación. La evolución sobre el comportamiento dinámico del frente de flujo durante el llenado tiene en cuenta la incertidumbre, o carácter estocástico, de los parámetros característicos del medio material. Finalmente redefiniremos la velocidad para la evolución Level Set, con el fin de introducir, junto con las características puramente geométricas, también características del medio material (permeabilidad, viscosidad y porosidad). Este algoritmo introduce correcciones a partir del comportamiento físico del fluido. Con esta última aportación estamos en disposición de establecer un marco adecuado para la incorporación del método matemático Level Set sobre procesos LCM; válido para aplicaciones de pre-diseño, monitorización y caracterización.