Finite element modeling for light responsive polymers

Smart materials are one of the most interesting class of materials. Due to their unique properties they are studied and investigated by researcher every day, in order to give the possibility to the industry to use them in new applications. To permit this fundamental passage some models that can describe their behaviour are required in order to make the design phase more simple. The aim of this work is to propose a model to describe light induced polymers made of azobenzene, in which the light can interact with the chromophore of the material and give it different properties. Due to the multiphysics nature of the problem different constitutive equations are used: one for the description of the behaviour of the light and one for the description of the mechanical problem. That equations are then solved numerically through the use of the commercial finite element software Abaqus™ and the implementation of a user defined element(UEL). The code is then used in order to investigate different configurations.

I materiali intelligenti sono una delle classi di materiali più interessanti. Essi vengono studiati ogni giorno dai ricercatori per le loro proprietà uniche al fine di dare la possibilità all’industria di poterli usare per nuove applicazioni. Al fine di permettere questo passaggio fondamentale, alcuni modelli che descrvono il loro comportamento sono necessari al fine di facilitare la fase di design. L’obbiettivo di questo lavoro è proporre un modello per descrivere i polimeri a induzione luminosa composti da azobenzeni, nei quali la luce interagisce con i cromofori nel materiale restituendo proprietà diverse. Data la natura multifisica del problema, diverse equazioni costitutive sono state usate: una per descrivere il comportamento della luce e una per la descrizione del problema meccanico. Queste equazioni sono risolte numericamente attraverso l’uso del software commerciale per gli elementi finiti Abaqus™ e l’implementazione di un elemento definito dall’utente (UEL). Il codice è quindi usato al fine di investigare diverse configurazioni.