Análisis Inverso de Materiales Hiperelásticos Mediante Modelos de Orden Reducido y Algoritmos Metaheurísticos

Abstract

En el presente trabajo se desarrollan modelos de orden reducido (MOR) para la simulación y caracterización de tejidos blandos, modelados como materiales hiperelásticos. La aplicación de MOR disminuye el costo computacional y tiempo asociado al desarrollo de simulaciones, facilitando realizar múltiples simulaciones con diferentes parámetros, sin afectar la calidad de la simulación de forma considerable. Esto permite realizar métodos de caracterización inversa en menor tiempo y obtener simulaciones en tiempo real. El desarrollo de un modelo de orden reducido se basa en la aplicación de la metodología propuesta por para determinar un espacio de baja dimensionalidad el cual sea capaz de explicar el comportamiento del ensayo, de esta forma el número de variables asociado a la simulación se reduce a un valor muy pequeño. La aplicación de la metodología es complementada con redes neuronales para obtener una generalización de la solución, permitiendo tener resultados para cualquier conjunto de parámetros constitutivos, con el MOR creado se aplican algoritmos de optimización metaheurística para la caracterización inversa. La metodología propuesta es verificada mediante la caracterización de materiales a partir de datos sintéticos. Finalmente, la metodología propuesta se aplica a la caracterización inversa de muestras de arteria, para los ensayos uniaxial y biaxial, obteniendo los parámetros constitutivos de estos materiales en un menor tiempo y sin la necesidad de grandes recursos computacionales.