Simulación numérica del comportamiento de polímeros biomédicos (PEEK) en condiciones de flexión dinámica

Las estructura ligeras, como los polímeros de alto peso molecular como el PEEK, son de creciente interés y estudio en algunos campos como el biomédico, donde las condiciones dinámicas del comportamiento mecánico son de vital importancia. En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo numérico de elementos finitos en el código comercial Abaqus/Explicit que permite realizar simulaciones de ensayo de flexión en tres puntos, simulando condiciones dinámicas. El modelo numérico anterior ha sufrido un procedimiento de validación del mismo mediante un modelo analítico desarrollado en términos de la fuerza necesaria para la plastificación, definiendo el material mediante un modelo termo-viscoplástico de Johnson-Cook, en desarrollo para el PEEK. Las condiciones dinámicas propuestas se han reproducido como diferentes velocidades de impacto del percutor y distintas temperaturas del material para las distintas simulaciones. A partir del modelo numérico validado, se han realizado diversas simulaciones con el objetivo de determinar la ductilidad y la influencia de los parámetros de la ecuación constitutiva de Johnson-Cook en el comportamiento dinámico del PEEK. Estos parámetros estudiados son la velocidad de deformación, la velocidad de impacto y las fuerzas inerciales del percutor, la temperatura inicial y la temperatura de transición vítrea del material. Finalmente, en vista de los resultados obtenidos y de los estudios relacionados citados en el texto y la bibliografía, se ha propuesto una variación del término TH, relacionado con el ablandamiento térmico, de la ecuación constitutiva de Johnson-Cook. Además, se ha realizado todo el estudio en vistas a las potenciales aplicaciones del PEEK como sustituto de estructuras ligeras tradicionales metálicas como el Al 2024-T3, todo ello enmarcado en el contexto socio-económico actual y teniendo en cuenta las demandas y necesidades de diversos sectores.Ingeniería en Tecnologías Industriale