1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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7. Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica

Titre:	Bases para el Diseño de Materiales Compuestos Estructurales Híbridos con Enfoque en Tolerancia a la Deformación
Auteur(s):	Alcudia Zacarias,Enrique%550160
metadata.dc.subject.other:	modelos fenomenológicos, elasticidad a tensión, deformación, efectos híbridos,
Date de publication:	2021-01-26
Editeur:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	En el presente trabajo se obtuvieron los modelos fenomenológicos del efecto híbrido en la resistencia última a tensión (𝐸𝐻σt), módulo de elasticidad a tensión (𝐸𝐻Et) y deformación a falla a tensión (𝐸𝐻εt), los cuales permiten estimar el efecto híbrido y comprender el fenómeno de la hibridación a través de las interacciones de las variables de diseño: orientación de las fibras (𝜃), secuencia de apilado (𝑆𝑎), grado de dispersión híbrido (𝐺𝑑) y fracción de volumen híbrida (𝜈𝑓𝐿𝐸). Los modelos se desarrollaron a partir de un análisis de regresión lineal múltiple sobre datos experimentales, los cuales se obtuvieron a través de ensayos mecánicos en 19 configuraciones de laminados. Estas configuraciones se pueden clasificar en dos grupos: laminados unidireccionales (Lote A) y laminados multidireccionales (Lotes B, C, D, E, F y G). Los resultados experimentales en los laminados unidireccionales (Lote A) mostraron que el mejor balance en las propiedades mecánicas bajo una carga a tensión y flexión se obtuvo a través de un alto grado de dispersión de los refuerzos de baja (carbono) y alta (vidrio) elongación: • En la condición híbrida 𝜈𝑓𝐿𝐸=2/6 (dos láminas de carbono y cuatro láminas de vidrio) se obtuvo un efecto híbrido entre 1.30 y 1.87. Adicionalmente, se obtuvieron incrementos del 3.67 y 1.26 veces en la integridad residual a tensión y a flexión con respecto a los laminados de referencia de vidrio y carbono, respectivamente. • Estos efectos híbridos positivos se pueden atribuir al encapsulamiento de los refuerzos de baja elongación (fibras de carbono) a través de los refuerzos de alta elongación (fibras de vidrio), esta condición permite: a) un retraso en la falla del refuerzo de baja elongación en una etapa temprana, lo cual permite aprovechar el alto módulo de elasticidad de estos refuerzos; y b) después de la falla de los refuerzos de baja elongación, modificar el estado de esfuerzo dentro del laminado permitiendo que los refuerzos de alta elongación que permanecen intactos puedan soportar la carga residual. Los modelos del efecto híbrido 𝐸𝐻σt, 𝐸𝐻Et y 𝐸𝐻εt tienen una calidad de estimación del efecto híbrido del 86.28%, 74.98% y 70.65%, respectivamente. Estos indicadores muestran que los modelos tienen buena calidad en la estimación del efecto híbrido en comparación con los datos experimentales. Finalmente, se realizó un análisis de sensibilidad en el los modelos fenomenológicos para evaluar el nivel de impacto que tiene cada variable de diseño en el efecto híbrido. Los resultados mostraron que el comportamiento del efecto híbrido en laminados con refuerzos alta y baja elongación se puede explicar a través de las variables diseño 𝜃, 𝑆𝑎, 𝜈𝑓𝐿𝐸 y 𝐺𝑑. Sin embargo, existen interacciones entre estas variables que tienen mayor influencia que las propias variables individuales.Por lo tanto, los parámetros que se deben tomar en cuenta para el diseño de materiales compuestos híbridos son los siguientes: a) 𝜈𝑓𝐿𝐸; b) 𝑆𝑎𝐺𝑑; c) 𝜈𝑓𝐿𝐸𝑆𝑎; d) 𝐺𝑑 y e) 𝜃𝐺𝑑; donde 𝜈𝑓𝐿𝐸 es el parámetro de diseño con mayor influencia y 𝜃𝐺𝑑 es el parámetro de menor influencia sobre el efecto híbrido. Las recomendaciones de diseño sobre estos cinco parámetros permiten generalizar el nivel de impacto de las variables de diseño desde un enfoque global del efecto híbrido, es decir, las recomendaciones de diseño permiten influir en las propiedades mecánicas simultáneamente y no sólo sobre una propiedad mecánica.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Collection(s) :	Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica

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