Mecánica de materiales avanzados y metamateriales
Diseño computacional y análisis de metamateriales
Investigador principal
Juan C. Cante
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Visión general
Investigación
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Este grupo de investigación desarrolla herramientas computacionales para diseñar metamateriales con propiedades acústicas, mecánicas y electromagnéticas extremas, centrándose en el aislamiento acústico, la disipación de energía y las estructuras compuestas optimizadas para aplicaciones prácticas de ingeniería.
El grupo de investigación de Diseño computacional y análisis de metamateriales en CIMNE se enfoca en desarrollar herramientas computacionales innovadoras para el diseño y optimización de metamateriales con propiedades acústicas, mecánicas y electromagnéticas extremas para aplicaciones prácticas de ingeniería. El grupo une conceptos teóricos avanzados con necesidades de implementación del mundo real, creando metamateriales funcionales con características de rendimiento excepcionales.
Un área de investigación clave es el diseño computacional de metamateriales acústicos, particularmente aquellos que presentan resonancias acopladas de triple pico para mejorar la pérdida de transmisión de sonido. Estos diseños tienen aplicaciones directas en aislamiento acústico de alto rendimiento para edificios y otras estructuras donde la reducción del ruido es crítica.
Al manipular estructuras resonantes y sus interacciones, el grupo logra capacidades de aislamiento acústico sin precedentes que superan a los materiales convencionales.
El grupo emplea técnicas de optimización de topología computacional para diseñar metamateriales acústicos en capas multirresonantes (MLAM) a través de enfoques de homogeneización.
Esta metodología permite la exploración sistemática de arquitecturas de materiales complejos para lograr objetivos de rendimiento específicos mientras se mantiene la capacidad de fabricación y la rentabilidad.
Otras direcciones de investigación incluyen el diseño computacional multiescala de metamateriales de disipación de energía para aplicaciones en envases y equipos deportivos, donde la absorción controlada de energía es esencial para la protección contra impactos.
El grupo también ha desarrollado enfoques de modelado computacional no lineal eficientes y precisos para compuestos laminados, en particular el novedoso enfoque multiescala 2D+ que facilita la caracterización virtual y la certificación de componentes estructurales para vehículos de transporte aéreo y terrestre.
Areas de investigación
Diseño computacional de metamateriales de ingeniería
METACOUSTIC: Desarrollo de nuevos metamateriales acústicos (panels-liner) para aislamiento acústico personalizado.
VARTOP: Nuevos métodos para la optimización de la topología en problemas estructurales y térmicos utilizando técnicas basadas en variacionales. Desarrollo de nuevos metamateriales mecánicos para la absorción de impactos.
WPTE: Diseño de nuevos metamateriales electromagnéticos para la transferencia inalámbrica de energía (WPT) que se aplicarán al intercambio de energía entre vehículos eléctricos y alimentados por combustible.
Métodos de reducción de modelos de alto rendimiento (HPR-FE2) para el diseño y modelado industrial de materiales multiescala
HPR-FE2 PLUGIN: Desarrollo de nuevos métodos de alta eficiencia para llevar el orden de modelos multiescala a aplicaciones industriales de la vida diaria. Plugins de desarrollo para el uso de técnicas HPR-FE2 en software comercial industrial de elementos finitos.
Proyectos en curso
Proyectos finalizados
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