ESTUDIO NUMÉRICO DEL EFECTO DE LA INTERFASE SOBRE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE UN MATERIAL COMPUESTO DE ALUMINIO REFORZADO CON NANOTUBOS DE CARBONO

CABRERA RIVAS, ISMAEL EUGENIO

2018

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El siguiente trabajo expone los resultados de la caracterización de las propiedades mecánicas(Módulo de Young y coefi ciente de Poisson) de un material compuesto de una matriz metálica dealuminio reforzada con nanotubos de carbono (NTC) por medio del Método de Elementos Finitos(MEF). Para ello se simula un ensayo de compresión uniaxial a modelos que van desde 0.18% a 2.25%de refuerzo, afectos a la presencia de carburo de aluminio entre las fases del material.El procedimiento a usar en este estudio consiste en modelar 89 Volumenes RepresentativosElementales (RVE por sus siglas en inglés) del material en estudio, creando 4 grupos de muestrassegún el espesor del carburo de aluminio presente en los refuerzos de éstas (1 [nm], 5 [nm], 10 [nm]y 15[nm]). Se idealiza en el proceso de modelado el conjunto del carburo más el refuerzo como un único material mediante la regla de las mezclas. Tanto la idealización del refuerzo como la elección delos RVE responde al requerimiento de reducir el costo computacional del problema. Posteriormente sesimula un ensayo de compresión sobre los RVE usando MEF generando una deformación del 1% paraobservar la fuerza de respuesta que éstos ofrecen.Al aplicar MEF, se determinan las propiedades mecánicas del material compuesto acá presentado,obteniéndose los siguiente resultados: para el caso de la menor cantidad de refuerzo (0.18 %)con el carburo más grueso (15 [nm]) se obtuvo una disminución de la rigidez de un 0.11% respectodel carburo más delgado (1 [nm]). Para el caso de la mayor cantidad de refuerzo (2.25 %), con el carburo más grueso (15 [nm]) se obtuvo una disminución de la rigidez del 0.94% respecto del carburomás delgado (1 [nm]). Respecto del coe ficiente de Poisson, los resultados no presentan patrón alguno,encontrándose su valores en el rango de 0.335 [-] a 0.35 [-].Al aplicar la metodología expuesta en este trabajo se reduce el costo y el tiempo involucradosen estudiar un material respecto de hacerlo por medio de experimentos. En relación a los resultados,se puede observar que la influencia del espesor del carburo de aluminio es pequeña sobre la rigidez delmaterial compuesto de matriz metálica, permitiendo una oportuna predicción y futura estandarizaciónde sus propiedades.

ALUMINIO REFORZADO||MATERIAL COMPUESTO||NANOTUBOS DE CARBONO||NTC;