Estructuras de malla optimizadas topológicamente de alta rigidez con mayor tenacidad mediante restricciones de porosidad

Se estudia la rigidez y la tenacidad de estructuras optimizadas topológicamente que contienen mallas bajo flexión de tres puntos. Se introduce una restricción de porosidad para controlar la proporción de malla generada mientras se optimizan las vigas para una mínima compliancia. Se desarrolla una novedosa malla basada en elementos tetraédricos con trusses cónicos y una respuesta elástica casi isótropa para mapear con precisión las densidades relativas desde la optimización topológica a una estructura imprimible en 3D. Se encuentra que las estructuras sólidas optimizadas topológicamente (0 % de porosidad), utilizadas para evaluación comparativa, tienen una alta rigidez pero pueden ser susceptibles a la pandeo. En el otro extremo, se demuestra que las estructuras compuestas enteramente de malla (100 % de porosidad) tienen baja rigidez inicial y baja tenacidad residual. Un estudio paramétrico experimental revela que la porosidad puede ser ajustada entre estos dos límites para lograr tanto una alta rigidez como una alta tenacidad residual.