Evaluación de la Influencia de la Fibra en la Respuesta Estructural de Placas de Materiales Compuestos

Abstract

En las estructuras civiles y mecánicas se trata de contar con materiales que sustenten las características necesarias acordes con los requisitos de diseño y funcionalidad. El examen de sus propiedades mecánicas es de utilidad para poder determinar su comportamiento. En particular, los materiales compuestos son ampliamente empleados, ya que poseen la ventaja de exhibir mejores cualidades que sus componentes por separado. Algunas de las propiedades que se pueden mejorar con un material compuesto son su resistencia, rigidez, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, peso, etc.
En particular, las placas conformadas con materiales compuestos de fibras embebidas en una matriz son usuales en el diseño estructural. Estas placas tienen gran aplicación en la industria, por lo que el ingeniero debe realizar el diseño más adecuado que garantice su desempeño óptimo.
Una forma de evaluar el comportamiento estructural es utilizando técnicas de optimización, que tienen en cuenta el comportamiento mecánico de la estructura. Entre ellas se encuentran el Método de los Desplazamientos Volumétricos (MDV) que resulta de utilidad para optimizar la forma de distintos elementos estructurales. En el MDV, el objetivo es minimizar globalmente los desplazamientos de la estructura. Por su parte, los desplazamientos de las funciones objetivos se hallan por medio del empleo del Método de los Elementos Finitos.
En este trabajo se estudian placas rectangulares delgadas de materiales compuestos y se analiza la influencia que ejercen su relación de aspecto, el tipo de fibra y su orientación en el compuesto sobre las funciones objetivos DV.
Los resultados obtenidos permiten establecer diferentes rangos de comportamiento estructural óptimo, según sea el tipo de fibra y su orientación.