Comparación de la capacidad de absorción de energía frente a impactos de baja velocidad de estructuras sandwich augéticas y no augéticas
[ES] En el sector aeronáutico es muy frecuente el uso de estructuras tipo sándwich fabricadas a partir de materiales compuestos de matriz polimérica para elementos que se ven expuestos a impactos de baja velocidad durante las fases de despegue y aterrizaje, usualmente debidos al impacto de aves. Por...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Politècnica de València (UPV) |
| Repositorio: | RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:riunet.upv.es:10251/174667 |
| Acesso em linha: | https://riunet.upv.es/handle/10251/174667 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Absorción energía Impacto baja velocidad Estructura sándwich Material augético Coeficiente Poisson Energy absorption Low velocity impact Sandwich structure Augmetic material Poisson coefficient CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERIA METALURGICA INGENIERIA MECANICA Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica-Màster Universitari en Enginyeria Aeronàutica |
| Resumo: | [ES] En el sector aeronáutico es muy frecuente el uso de estructuras tipo sándwich fabricadas a partir de materiales compuestos de matriz polimérica para elementos que se ven expuestos a impactos de baja velocidad durante las fases de despegue y aterrizaje, usualmente debidos al impacto de aves. Por otro lado, es bien conocido que los materiales augéticos, es decir, con coeficiente de Poisson negativo, presentan una capacidad de absorción de energía algo mejor que los materiales convencionales con coeficiente de Poisson positivo, puesto que la deformación transversal en estos materiales dificulta la propagación de las grietas producidas por el impacto. La mayoría de materiales, tanto los presentes en la naturaleza como los fabricados industrialmente, tienen coeficientes de Poisson positivos. No obstante, es posible utilizar diversas técnicas para fabricar materiales poliméricos o compuestos de matriz polimérica que presentan un comportamiento augético. En particular, se pueden obtener espumas y núcleos de estructuras tipo sándwich con geometrías de poro o celda especiales que pueden ser fabricadas mediante impresión 3D. Además, algunos laminados angulares de material unidireccional de epoxi reforzado con fibra de carbono presentan también comportamiento augético en el plano transversal, aunque en este caso, el comportamiento es muy anisótropo. El objetivo del trabajo es el diseño de una estructura tipo sándwich con núcleo y alas de materiales augéticos, y la comparación de su capacidad de absorción de energía frente a impactos de baja velocidad respecto a otros materiales convencionales utilizadas en el sector aeronáutico. Para ello, se pretende evaluar el coeficiente de Poisson transversal de laminados angulares de material unidireccional de epoxi-carbono con el fin de seleccionar unas pieles para el material augético a evaluar. Por otro lado, partiendo de la geometría Evans para materiales augéticos se definirá un núcleo con comportamiento augético susceptible de ser utilizado en aplicaciones aeronáuticas. Se ajustará la geometría de ambos materiales para que su resistencia y rigidez esté equilibrada y se obtenga un material adecuado para aplicaciones aeronáuticas. Una vez diseñado el material augético, se simulará su comportamiento frente a impacto de baja velocidad mediante el Método de los Elementos Finitos. En este estudio se comparará la cantidad de energía absorbida con el de una estructura sándwich convencional y se evaluará la influencia que tiene en dicho resultado la utilización de pieles o núcleos augéticos. Por último, en la medida en que se disponga del tiempo suficiente y de los recursos necesarios, se tratará de fabricar y evaluar mediante ensayos Charpy el comportamiento del material diseñado frente a uno más convencional. |
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