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Estudio a la fatiga de material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibras de kevlar bajo ensayos por flexión alternativa

Resumen

En este trabajo se estudió el comportamiento mecánico a fatiga de un material compuesto bajo ensayos por flexión alternativa. El material fue obtenido por manufactura aditiva (AM) mediante modelado por deposición fundida (FDM) el cual consiste de una matriz polimérica de onyx® con refuerzo de fibra contínua de kevlar. El onyx® a su vez es una matriz de nylon reforzada con fibra corta de carbono. Para este material compuesto se evaluaron las propiedades mecánicas como módulo de elasticidad a flexión y resistencia a la flexión y se obtuvo la curva de esfuerzo contra número de ciclos (S-N). También se realizó un modelo numérico del material compuesto en el software de elementos finitos Ansys y se compararon los resultados numéricos y experimentales. Para la caracterización de las propiedades mecánicas y el estudio de fatiga se realizaron ensayos de flexión bajo carga estática y dinámica. Las normas empleadas fueron la ASTM D6272-17 (Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four Point Bending) para los ensayos estáticos y la ASTM D7774-17 (Standard Test Method for Flexural Fatigue Properties of Plastics) para los ensayos dinámicos o de fatiga. Los resultados mostraron que el material compuesto presenta un módulo de elasticidad a flexión (E) de 4372.3 MPa, y un esfuerzo ultimo a flexión (de 109.9 MPa. La comparación entre el modelo numérico y el ensayo real evidenció que los resultados obtenidos en el software ANSYS se acercan bastante a los valores experimentales, siendo este una alternativa útil para el estudio de materiales compuestos.