Análisis modal de material compuesto de resina bioepoxy/fibra de fique

Palabras clave: Análisis modal, bioepoxy, compuesto, Euler-Bernoulli, fique, elementos finitos, medición respuesta en frecuencia

Resumen

En este trabajo se aplicó un análisis modal sobre un material compuesto de resina bioepoxy/fi bra de fi que, utilizando simulación (Elementos Finitos), experimentación y modelamiento analítico, conociendo la desviación entre cada uno de los métodos de solución. El material fue elaborado empleando una resina bioepoxy y fi bras de fi que en distribución de tejido bajo la técnica de manufactura de infusión en vacío. Se realizaron pruebas de tensión al material compuesto según normativa ASTM D3039/D3039M para obtener propiedades mecánicas que permiten el desarrollo del modelo matemático y simulación y análisis de microscopia electrónica de barrido, para observar la adhesión entre la fi bra y la matriz. El análisis modal experimental se realizó por medio de la medición de la respuesta en frecuencia (FRF) bajo la Norma ISO 7626-2. Para el modelamiento analítico se utilizó la ecuación de Euler-Bernoulli; para la simulación se usó el software ANSYS de elementos fi nitos. Se concluye que para los dos primeros modos de vibración del material se obtienen resultados cercanos entre los tres métodos, sin embargo, para el tercer modo el error aumenta debido a la interacción entre la matriz y la fi bra, y los efectos de la rotación de la sección transversal de la probeta. 

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Biografía del autor

Sergio Gómez, Universidad Pontificia Bolivarian

Nació en Bucaramanga, Colombia. Ingeniero Mecánico de la Universidad Pontificia Bolivariana; realiza sus estudios de maestría en la Universidad de Pamplona. Ejerce profesionalmente en la Universidad Pontificia Bolivariana como coordinador de laboratorios. Entre sus campos de interés están las vibraciones mecánicas y los materiales compuestos.

Bladimir Ramón, Universidad de Pamplona

Nació en Pamplona, Colombia. Ingeniero Metalúrgico de la Universidad industrial de Santander. Realizó sus estudios de doctorado en la Universidad del país vasco, en España. Ejerce profesionalmente en la Universidad de Pamplona como docente. Entre sus campos de interés están la ingeniería de materiales y los materiales compuestos.

Rolando Guzmán, Universidad Pontificia Bolivariana

Nació en Charalá, Colombia, Ingeniero Mecánico de la Universidad Industrial de Santander. Realizó sus estudios de doctorado en la Universidad Carlos III de Madrid, España. Ejerce profesionalmente en la Universidad Pontificia Bolivariana como docente. Entre sus campos de interés están el diseño y la caracterización de materiales.

Citas

Thakur, V. K., Thakur, M. K. “Processing and characterization of natural cellulose fibers/thermoset polymer composites,” Carbohydr. Polym., vol. 109, pp. 102–117, 2014.

Torres, J. P., Vandi, L.J., Veidt, M., Heitzmann, M.T. “The mechanical properties of natural fibre composite laminates: A statistical study,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 98, pp. 99–104, 2017.

Vaisanen, T., Das, O., Tomppo, L. “A review on new bio-based constituents for natural fiber-polymer composites,” J. Clean. Prod., vol. 149, pp. 582–596, 2017. Gañán, P., Mondragon, I. “Thermal and degradation behavior of fique fiber reinforced thermoplastic matrix composites,” J. Therm. Anal. Calorim., vol. 73, no. 3, pp. 783–795, 2003.

Muñoz, M. F., Hidalgo, M. A., Mina, J. H., “Fibras de fique, una alternativa para el reforzamento de plásticos. Influencia de la modificación superficial.,” Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. vol. 12, no. 2, pp. 60–70, 2014.

Rodríguez, L. J., Sarache, W. A., Orrego, C. E. “Compuestos de poliéster reforzados con fibra de plátano/banano (Musa paradisiaca) modificada químicamente. Comparación con fibra de vidrio y fique (Furcraea andina),” Inf. Tecnol., vol. 25, no. 5, pp. 27–34, 2014.

Gómez, C., Vázquez, A. “Flexural properties loss of unidirectional epoxy/fique composites immersed in water and alkaline medium for construction application,” Compos. Part B Eng., vol. 43, no. 8, pp. 3120–3130, 2012.

Valencia, C. A., Pazos-Ospina, J. F., Franco, E. E., Ealo, J. L., Collazos-Burbano, D. A., García, G. F. C. “Ultrasonic determination of the elastic constants of epoxy-natural fiber composites,” Phys. Procedia, vol. 70, pp. 467–470, 2015.

Navia, D. P., Ayala A. A., Villada H. S. “Effect of cassava flour gelatinization on mechanical properties of bioplastics,” Biotecnol. en el Sect. Agropecu. y Agroindustrial, vol. 13, no. 1, pp. 38–44, 2015.

Hidalgo-Salazar, M. A., Mina, J. H., Herrera-Franco, P. J. “The effect of interfacial adhesion on the creep behaviour of LDPE-Al-Fique composite materials,” Compos. Part B Eng., vol. 55, pp. 345–351, 2013.

Gañán, P., Mondragón, I.. “Influence of Compatibilization Treatments on the Mechanical Properties of Fique Fiber Reinforced Polypropylene Composites,” Int. J. Polym. Mater., vol. 53, no. 11, pp. 997–1013, 2004.

Klimenda, F., Soukup, J. “Modal Analysis of Thin Aluminium Plate,” Procedia Eng., vol. 177, pp. 11–16, 2017.

West, B. M., et al. “Modal analysis of metal additive manufactured parts,” Manuf. Lett., vol. 13, pp. 30–33, 2017.

Minette, R. S., SilvaNeto, S. F., Vaz, L. A., Monteiro U. A., “Experimental modal analysis of electrical submersible pumps,” Ocean Eng., vol. 124, pp. 168–179, 2016.

Weis, P., Kučera, Ľ., Pecháč, P., and Močilan, M. “Modal Analysis of Gearbox Housing with Applied Load,” Procedia Eng., vol. 192, pp. 953–958, 2017.

Senthil Kumar, K., Siva, I., Jeyaraj, P., Winowlin Jappes, J.T., Amico, S. C., Rajini N. “Synergy of fiber length and content on free vibration and damping behavior of natural fiber reinforced polyester composite beams,” Mater. Des., vol. 56, no. October, pp. 379–386, 2014.

Han, S., Benaroya, H., Wei, T. “Dynamics of transversely vibrating beams using four engineering theories,” J. Sound Vib., vol. 225, no. 5, pp. 935–988, 1999.

Publicado
2018-06-30
Cómo citar
Gómez, S., Ramón, B., & Guzmán, R. (2018). Análisis modal de material compuesto de resina bioepoxy/fibra de fique. Entre Ciencia E Ingeniería, 12(23), 78-83. https://doi.org/10.31908/19098367.3706
Sección
Artículos