Diseño de sección transversal de trut de estructura de celosía adaptable que incorpora el método de rigidez directa con una matriz de rigidez geométrica

Este estudio presenta un marco analítico adaptativo para diseñar secciones transversales de trut en estructuras de celosía utilizando el método de rigidez directa mientras considera explícitamente los efectos de deformación lateral. El modelo incorpora una matriz de rigidez geométrica para captar la inestabilidad lateral inducida por carga axial y simular la compresión controlada por desplazamiento para generar respuestas carga-desplazamiento. Se evaluaron las respuestas mecánicas para tres topologías representativas de células unitarias (truss octeto, Kelvin y híbrido centrado en el cuerpo cúbico-cúbico) bajo carga de compresión cuasi-estática uniaxial variando las relaciones de aspecto elípticas asignadas a secciones transversales de trut específicas de orientación (horizontal, diagonal y vertical). El marco demuestra que la influencia mecánica de la geometría de la sección transversal depende en gran medida de la orientación del trut y la conectividad nodal. Basándose en esta dependencia posicional, se derivaron y combinaron relaciones de aspecto ajustadas a orientaciones individuales de trut dentro de células unitarias, formando configuraciones de celosía con diferentes geometrías de sección transversal en cada trut. La validación experimental utilizando especímenes cúbicos de celosía fabricados a través de fusión de lecho de polvo por láser confirmó las predicciones analíticas, con desviaciones generalmente dentro del 10%. El enfoque propuesto permite una exploración explícita y sistemática de las relaciones geometría-rendimiento en estructuras de celosía, apoyando estrategias de diseño de secciones transversales refinadas para mejorar el comportamiento mecánico de los componentes fabricados aditivamente.