Caracterización y Modelización de Laminados Híbridos de Metal-Fibra Natural

Mediavilla Reglero, Víctor Manuel (2018). Caracterización y Modelización de Laminados Híbridos de Metal-Fibra Natural. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Caracterización y Modelización de Laminados Híbridos de Metal-Fibra Natural
Autor/es:
  • Mediavilla Reglero, Víctor Manuel
Director/es:
  • Alcalá Fazio, Enrique
  • Rousseau, Jerôme
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: 2018
Materias:
Palabras Clave Informales: material compuesto, laminado híbrido de fibra metal, FML, fibra, metal, acero, lino, flaxpreg, ensayos mecánicos, flexión, impacto, Abaqus, simulación
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Mecánica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Los materiales utilizados para la construcción de los vehículos de transporte han experimentado una notoria evolución desde la aparición de los primeros medios de locomoción. Pronto se buscaron componentes más ligeros, resistentes, con mejor respuesta a los impactos, más económicos, etc. En este proceso se ha puesto de manifiesto la importancia de nuevos materiales que están irrumpiendo en en los procesos de fabricación en la industria del automóvil o en la aeronáutica para proporcionar soluciones constructivas y de diseño que los materiales tradicionales no son capaces de proporcionar. En el contexto descrito anteriormente se enmarca la investigación sobre un material compuesto determinado. En este Trabajo de Fin de Grado de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, desarrollado en su mayor parte en el Institut Superiéure de l’Automobile et des Transports (ISAT) de Nevers (Francia), se realiza una caracterización y una modelización de un laminado híbrido de fibra y metal. En este proyecto, en la investigación se utiliza el lino para la fibra y láminas de acero para la parte metálica. Un material compuesto es la combinación de dos o más materiales con una interfase de separación para formar un nuevo material. Los materiales compuestos pueden ser de varios tipos en función de cómo estén formados. En este trabajo se ha realizado la investigación con un laminado híbrido. Se le denomina así porque esta formado por materiales de distinto tipo, una fibra y un metal. Una fibra es un conjunto de filamentos de un material orientados en una dirección determinada. En función de su orientación y colocación en una lámina tienen una denominación distinta: si los filamentos están orientados en la misma orientación se denomina fibra unidireccional y si se encuentran entrelazados perpendicularmente se conoce como tejido. Para este trabajo se utilizó el segundo tipo, un tejido formado por fibra de lino. Las fibras son el principal responsable de la resistencia del material pero, si se utilizan independientemente, sus ventajas son muy limitadas. Es por ello que se requiere una matriz que embeba a la fibra para combinar las características de los dos componentes. Como matriz se ha utilizado una resina epoxy que, junto con el lino, forman láminas de un material preimpregnado (pre-preg). Una vez se ha realizado el proceso de curado correspondiente, se obtiene un material que combina la resistencia de la fibra con la ductilidad de la matriz que la protege y da consistencia a la fibra. Por otro lado, el metal que se ha utilizado para este material es un acero inoxidable de alta resistencia. El trabajo se estructura en dos partes, en la primera se expone una caracterización experimental para lograr que el compuesto fabricado tenga unas determinadas propiedades y en la segunda se desarrolla una modelización con ordenador mediante el software Abaqus/CAE que tiene como objetivo reproducir la parte elástica, cuando no hay rotura, de los ensayos experimentales realizados en la caracterización experimental. El desarrollo del proceso se ha registrado gráficamente y se incorporan en el trabajo un gran número de figuras, gráficos y cuadros con información relevante. La caracterización experimental se ha realizado íntegramente en los laboratorios de materiales compuestos del ISAT. Antes de trabajar directamente con el material utilizado en la investigación se realizaron varios ensayos de fabricación para familiarizarnos con los distintos materiales, herramientas y máquinas, tanto de fabricación como de ensayos mecánicos. Una vez superada esta fase de práctica se procedió a fabricar las placas utilizadas en la investigación realizada en este proyecto. Para añadir otra variable al estudio, se decidió fabricar placas con dos configuraciones distintas y posteriormente comparar su comportamiento ante los ensayos realizados. La primera de las placas se fabricó con dos láminas de acero de 0,3 mm de espesor con una capa de Flaxpreg (fibra de lino) entre ellas con un espesor de 2 mm. Por otro lado, la otra configuración se compone de tres láminas de acero con un espesor de 0,2 mm cada una y dos capas de Flaxpreg de 1 mm de espesor. En esta configuración se alternan las láminas de acero con las capas de Flaxpreg, de forma que las capas de Flaxpreg quedan colocadas entre las láminas de acero exteriores y la central. Con esta relación de espesores se consigue que ambas placas tengan el mismo espesor con distintas configuraciones, 2,6 mm. A las placas con la primera configuración se las denomina FML 2/1 y a las que tienen la segunda estructura se las llama FML 3/2.

Más información

ID de Registro: 53949
Identificador DC: http://oa.upm.es/53949/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:53949
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 12 Feb 2019 06:50
Ultima Modificación: 12 Feb 2019 06:52
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