Tesi doctoral de Joan Ninyerola i Gavaldà: "Validated High-Fidelity Simulation Framework for Design Allowables in Composite Damage Modeling under Uncertainty". Direcció: Dr. Albert Turon Travesa i Dr. Aravind Sasikumar.
Aquesta tesi desenvolupa una metodologia
integral per a la generació de valors admissibles de disseny (design
allowables) en materials compostos mitjançant assaigs virtuals basats en models
numèrics d’alta fidelitat sota incertesa. L’objectiu principal és proporcionar
un marc metodològic que permeti complementar —i racionalitzar— les campanyes
experimentals tradicionals, les quals es caracteritzen per costos elevats,
terminis llargs i una exploració limitada de l’espai paramètric.
El nucli de la proposta és la integració
coherent de quatre pilars: modelització avançada del dany, quantificació de la
incertesa (UQ), anàlisi global de sensibilitat i processos rigorosos de
verificació i validació (V&V). La tesi assumeix explícitament que la
predicció del comportament de fallada en compostos està condicionada per
incerteses en propietats materials, paràmetres constitutius i variabilitat
experimental, i que aquestes incerteses han de ser propagades sistemàticament
per poder derivar resultats amb base estadística defensable.
El desenvolupament metodològic es
desplega en tres etapes progressives. En una primera fase, es defineix un flux
de validació numèrica aplicat al dany interlaminar, on la incertesa dels
paràmetres d’entrada és quantificada i propagada a través del model. Les
prediccions probabilístiques es contrasten amb la dispersió experimental
obtinguda en assaigs de cisalla amb solapament simple, permetent avaluar la
consistència predictiva i identificar fonts dominants de discrepància.
En la segona fase, l’enfocament s’estén
al dany translaminar mitjançant la modelització amb lleis bilineals de
tracció–separació. La incertesa associada als paràmetres de la llei de dany en
el model es propaga i es compara amb la variabilitat observada en provetes
compactes a tracció. Aquest exercici permet delimitar regions de predicció
creïble i establir criteris de robustesa numèrica sota incertesa paramètrica.
Finalment, s’integra un model d’alta
fidelitat amb múltiples mecanismes de dany per simular assaigs de tracció en
provetes amb forat passant (open-hole tension). Atès l’elevat nombre de
paràmetres d’entrada, s’implementa una anàlisi global de sensibilitat en dues
etapes per reduir la dimensionalitat del problema, retenint únicament les
variables amb impacte significatiu en la resposta estructural. Aquesta reducció
fa viable la posterior quantificació probabilística i la derivació de valors
admissibles de disseny amb fonament estadístic.
En conjunt, la tesi proposa un marc
unificat que permet transitar des de la simulació determinista cap a l’obtenció
de dades de disseny probabilísticament consistents. El treball contribueix a
consolidar els assaigs virtuals com una eina tècnicament robusta per a la
generació de paràmetres de disseny en materials compostos, amb potencial per
reduir costos i terminis sense comprometre els requisits de fiabilitat
estructural.
Lectura de la tesi: 27/03/2026 a la Sala de Graus de la Facultat de Ciències Econòmiques i Empresarials (informació extreta de l’Agenda activitats de la web Escola de Doctorat).