Análisis numérico computacional térmico en estructuras basadas en superficies mínimas triperiódicas para aplicaciones en regeneración de tejidos

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Título : Análisis numérico computacional térmico en estructuras basadas en superficies mínimas triperiódicas para aplicaciones en regeneración de tejidos
Autor : Machuca Valarezo, Juan José
Director de Tesis: Villa Rosero, Micaela Nataly
Resumen traducido: This study examines the thermo-mechanical behavior of porous structures based on Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), using Gyroid and Schwarz-P geometries fabricated in Ti6Al4V and stainless steel 316L. Simulations were conducted in ANSYS 2024 R1 under steady-state and transient thermal conditions, applying a time-dependent heat flux and initial bed temperatures ranging from 150 °C to 400 °C. Von Mises stress and total deformation were evaluated to assess mechanical performance across different configurations. Ti6Al4V exhibited greater resistance with reduced deformation, while 316L showed a more ductile response. Schwarz-P geometry resulted in less deformation than Gyroid, with a more stable behavior under thermal gradients. Additionally, higher bed preheat temperatures led to significant reductions in residual stress, in agreement with prior experimental evidence. The combination of Schwarz-P geometry and Ti6Al4V under transient conditions emerges as an optimal strategy for achieving structural integrity and thermal resistance.
Resumen : Este estudio analiza el comportamiento térmicoestructural de estructuras porosas basadas en superficies mínimas triperiódicas (TPMS), utilizando las geometrías Gyroid y Schwarz-P fabricadas en Ti6Al4V y acero inoxidable 316L. Las simulaciones se realizaron en ANSYS 2024 R1 bajo condiciones térmicas estacionarias y transitorias, aplicando un flujo de calor dependiente del tiempo y con temperaturas iniciales de base entre 150 °C y 400 °C. Se evaluaron los esfuerzos equivalentes de Von Mises y la deformación total para determinar el rendimiento mecánico de cada configuración. Ti6Al4V mostró mayor resistencia con menores niveles de deformación, mientras que el 316L evidenció una mayor ductilidad. La geometría Schwarz-P presentó menores deformaciones frente a Gyroid, con una respuesta más controlada al incremento térmico. Además, al aumentar la temperatura de precalentamiento se observaron reducciones notables en los esfuerzos residuales, lo que concuerda con estudios experimentales previos. Se concluye que la combinación Schwarz-P y Ti6Al4V en régimen transitorio ofrece un equilibrio favorable entre rigidez, estabilidad térmica y comportamiento mecánico.
Palabras clave : BIOMEDICINA
SIMULACIÓN TÉRMICA-ESTRUCTURAL
ANÁLISIS NUMÉRICO
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Fecha de publicación : 2025
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/31627
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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