Análisis numérico y experimental del agrietamiento transversal en laminados cruzados simétricos

Este trabajo, está orientado a los materiales compuestos laminados de aplicación en las estructuras aeroespaciales. Una de las principales características que los hacen ventajosos son los elevados cocientes resistencia/peso y rigidez/peso; esto es, si se compara la densidad de una aleación de aluminio con la densidad de un material compuesto de fibra de carbono con matriz de resina epoxi, el material compuesto es 1,77 veces más liviano que la aleación de aluminio; de igual modo, si se compara la resistencia a tracción del material compuesto con la aleación de aluminio, el material compuesto de fibras de carbono con matriz de resina epoxi es 3,21 veces más resistente. Sin embargo, los materiales compuestos laminados tienen poca resistencia en la dirección transversal, por lo que es necesario colocar láminas a 90 grados durante el apilado para obtener una mayor resistencia en la dirección transversal. En particular los análisis realizados en esta investigación se han centrado en los laminados cruzados simétricos sometidos a cargas de tracción. Un laminado cruzado es un conjunto de dos o más láminas pegadas entre sí dispuestas de forma simétrica a 0º y 90º. Las láminas externas se disponen en la dirección de la carga (0º) y la interna perpendicular a la misma (90º), y actúa como un elemento integral estructural.

Esquemas de volúmenes finitos de alto orden: implementación en GPUs y aplicación a la simulación de flujos geofísicos

En esta tesis doctoral se exponen los fundamentos teóricos necesarios en el diseño de esquemas numéricos de volúmenes finitos para sistemas hiperbólicos no conservativos de una y dos dimensiones. Para el caso unidimensional se repasan los conceptos de esquema camino-conservativo y esquema bien equilibrado, así como la extensión de los esquemas numéricos a alto orden, basados en la reconstrucción de estados. En particular, se presentan los esquemas de tipo PVM (Polynomial Viscosity Matrix), así como diversos esquemas de limitadores de flujo que resultan de la extensión natural del método WAF, utilizando como base algunos esquemas de tipo PVM. Para el caso bidimensional se aborda el diseño de esquemas numéricos camino-conservativos y bien equilibrados de volúmenes finitos para sistemas hiperbólicos no conservativos y su extensión a alto orden, en particular se presenta una reconstrucción de estados de tercer orden compacta y que resulta de la combinación WENO de paraboloides y planos. 
 Se presenta además el desarrollo de métodos numéricos para el sistema de aguas someras bidimensional de una capa. En particular se definen esquemas de primer orden de tipo HLL y FORCE y su extensión a alto orden, un método de limitadores de flujo basado en el esquema HLL-WAF, así como su implementación en arquitecturas de tipo GPU, usando el entorno de programación CUDA. A continuación, se presenta un esquema numérico de orden uno para el sistema de aguas someras de una capa bidimensional en coordenadas esféricas (longitud/latitud), así como la extensión natural del método de limitadores de flujo presentado en el Capítulo 3 a este sistema. Finalmente, se presenta la validación del esquema de limitadores de flujo mediante la simulación de tsunamis reales, y la comparación con datos de campo.