Implementación Paralela De Un Algoritmo Genético Para Optmizar El Diseño De La Microestructura De Materiales Con Propiedades Termicas Función De La Posición

Abstract

Los materiales con propiedades función de la posición (o Functionally Graded Materials en inglés)
son materiales compuestos en los que la composición de su microestructura se ajusta en formal local
con el objetivo de lograr una cierta graduación de sus propiedades. Esta idea puede ser utilizada por
ejemplo en la producción de espumas poliméricas para aislamiento térmico. Las espumas consisten en
una matriz termoplástica conteniendo poros rellenos con gas, donde la distribución espacial de los
poros puede ajustarse para lograr propiedades de conducción térmica “a medida” según lo requiera el
usuario.
Se presenta en este trabajo una herramienta numérica computacional para el diseño de la
microestructura de espumas. La herramienta consiste en un algoritmo de optimización con el perfil de
temperatura a lo largo de la muestra como función objetivo y la distribución espacial de los poros
como variables de diseño. El algoritmo de optimización utiliza la metodología de los Algoritmos
Genéticos (AG).
La implementación computacional se realiza en forma eficiente utilizando la formulación de
Multipolos del Método de los Elementos de Contorno (FM-BEM) para el modelo térmico de la
espuma mientras que el AG se ejecuta en forma paralela utilizando un clúster de PCs. La versatilidad
de la herramienta se demuestra con dos ejemplos.