Modelamiento mediante elementos finitos y verificación experimental de las propiedades mecánicas de tensión en un material compuesto de matriz polimérica

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Resumen

Composite materials are a fundamental part in the manufacture of elements in different fields of engineering, among them are those made from Glass Fiber Reinforced Plastic, which are widely used in industries such as aeronautics, naval, bodywork, civil, among others, due to their properties that combine the characteristics of fiberglass and resin. In this sense, it is important to know the mechanical properties of GRP, depending on the relationship between the base material and the reinforcement material, in order to guarantee the expected performance in each of the industries. Therefore, this paper seeks to experimentally verify the tensile mechanical properties in a composite material of polymer matrix and glass fiber and compare them with the properties provided by ANSYS Workbench software. To achieve the above, specimens of polyester resin/fiberglass composite material were fabricated at different volume fractions (10%, 20% and 30%) and then subjected to a mechanical tensile test, according to ASTM D3039 test method; while simultaneously, a system was modeled in ANSYS Workbench software, using the finite element method, to subject the specimens to tensile loads under the same parameters of the mechanical test.

Descripción

Los materiales compuestos son parte fundamental en la fabricación de elementos en los distintos campos de la ingeniería, entre ellos se encuentran los elaborados a partir de Plástico Reforzado en Fibra de Vidrio, los cuales son utilizados ampliamente en industrias como la aeronáutica, naval, carrocera, civil, entre otras, debido a sus propiedades que combinan las características de la fibra de vidrio y la resina. En este sentido, es importante conocer las propiedades mecánicas del PRFV, dependiendo de la relación entre el material base y el de refuerzo, con el fin de garantizar el desempeño esperado en cada una de las industrias. Por lo dicho, este documento busca verificar experimentalmente las propiedades mecánicas de tensión en un material compuesto de matriz polimérica y fibra de vidrio y compararlas con las propiedades proporcionadas por el software ANSYS Workbench. Para conseguir lo anterior, se fabricaron probetas de material compuesto de resina poliéster /fibra de vidrio a distinta fracción volumétrica (10%, 20% y 30%) para luego ser sometidas a un ensayo mecánico de tensión, de acuerdo al método de prueba ASTM D3039; mientras se modelaba, simultáneamente, en el software ANSYS Workbench un sistema, mediante el método de elementos finitos, para someter a cargas de tensión bajo los mismos parámetros del ensayo mecánico a los especímenes.

Palabras clave

Elementos finitos, Matriz polimerica, Propiedades mecanicas de tension, ANSYS WorkBench, Ensayo a tension, Fibra de vidrio

Materias

Ingeniería Mecánica -- Tesis y disertaciones académicas , Materiales compuestos , Resina poliéster , Fibra de vidrio , Ensayo de tensión

Citación