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Modelado numérico y experimental de materiales compuestos reforzados con fibras tejidas de fique

Resumen

En este trabajo se propuso el modelado numérico del comportamiento mecánico ante cargas de tracción de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibras naturales de fique en forma de textil tejido. Para lo cual se utilizó el método de los elementos finitos (MEF) buscando predecir el comportamiento del material. La configuración de los tejidos naturales se tomó de un modelo comercial y se validó mediante datos experimentales. El modelado geométrico de los tejidos a comparar se realizó mediante un software especializado llamado TexGen. Luego de recreados los modelos se exportan para el análisis. Dentro del proceso experimental se realizaron ensayos de laboratorio de tracción y flexión, de acuerdo a las normas ASTM D3039 y ASTM D790 respectivamente, con el objetivo de determinar experimentalmente el comportamiento mecánico del material para obtener propiedades y compararlas con los resultados del modelo numérico. Para el estudio mediante el FEM se empleó el software Ansys y para el modelado del tejido se usó el software TexGen mencionado anteriormente. Inicialmente, se realizó un modelo del tejido definido por la arquitectura geométrica escogida, se le asignaron propiedades de acuerdo a sus materiales constituyentes y las relaciones fibra-matriz. Luego, se aplicaron cargas de tracción al modelo y se estudió su comportamiento mecánico. Una vez finalizado el análisis y pruebas experimentales se evidencia un incremento porcentual en el módulo de elasticidad de 66.8% para el tejido 1 y 58.7 % para el tejido 2 en prueba de tracción, esto debido al incremento en fracción de volumen de fibra. Del análisis mediante FEM se pudo observar que el material falla debido a que los esfuerzos que le llegan a la matriz superan el esfuerzo ultimo de este material en la zona donde se cruza con los hilos transversales del tejido.