Estudio de la fatiga uniaxial en un material biocompuesto reforzado con fibras naturales de fique en una matriz de base natural

Chaves Garcia, Maria Camila

Estudio de la fatiga uniaxial en un material biocompuesto reforzado con fibras naturales de fique en una matriz de base natural

dc.contributor.advisor	Pertuz Comas, Alberto David
dc.contributor.advisor	Castro Bermudez, Juan Dayal
dc.contributor.author	Chaves Garcia, Maria Camila
dc.contributor.evaluator	Gonzales Estrada, Octavio Andres
dc.contributor.evaluator	Pinto Hernandez, William
dc.date.accessioned	2023-07-27T16:48:46Z
dc.date.available	2023-07-27T16:48:46Z
dc.date.created	2023-07-26
dc.date.embargoEnd	2028-07-26
dc.date.issued	2023-07-26
dc.description.abstract	En respuesta a la problemática ambiental, se ha investigado el desarrollo de materiales compuestos respetuosos con el medio ambiente como alternativa a las fibras sintéticas no biodegradables. En este estudio, se propuso el desarrollo de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras naturales de fique, una planta cultivada en Colombia. Se utilizó una matriz polimérica de BioPoxy 36 con alto contenido de carbono, la cual fue reforzada con tejido de fique mediante el método de laminado asistido por vacío. Para mejorar la adhesión entre las fibras y la matriz, se aplicó un tratamiento químico alcalino utilizando hidróxido de sodio al 2% en peso. Las propiedades mecánicas del material compuesto se evaluaron mediante ensayos de tracción (ASTM D3039) y fatiga (ASTM D3479). Asimismo, se llevó a cabo un análisis fractográfico con el fin de identificar los modos de fallo presentes. El comportamiento de degradación del material se caracterizó por dos etapas distintas: una etapa inicial de rápida degradación seguida de una etapa de estabilización. Estas etapas se determinaron a través de indicadores como la pérdida de rigidez y el factor de pérdida. Para obtener la curva de esfuerzo-deformación, se empleó el modelo de Coffin-Manson para R = 0.1, utilizando dichos factores como criterio. Los resultados demostraron un rendimiento superior del compuesto reforzado con fibras de fique en comparación con la matriz sin refuerzo, evidenciando mejoras de hasta un 20% en las propiedades mecánicas. La identificación y caracterización de las etapas de degradación resaltan la importancia de considerar mecanismos de degradación específicos durante el diseño y análisis de estos materiales.
dc.description.abstractenglish	In response to the environmental issue, research has been conducted on the development of environmentally friendly composite materials as an alternative to non-biodegradable synthetic fibers. In this study, the development of polymer matrix composites reinforced with natural fique fibers, a plant cultivated in Colombia, was proposed. A BioPoxy 36 polymer matrix with a high carbon content was used and reinforced with fique fabric using the vacuum-assisted lamination method. To improve the adhesion between the fibers and the matrix, an alkaline chemical treatment was applied using 2% sodium hydroxide by weight. The mechanical properties of the composite material were evaluated through tensile tests (ASTM D3039) and fatigue tests (ASTM D3479). Additionally, a fractographic analysis was performed to identify the modes of failure present. The degradation behavior of the material was characterized by two distinct stages: an initial stage of rapid degradation followed by a stabilization stage. These stages were determined through indicators such as stiffness loss and loss factor. The stress-strain curve was obtained using the Coffin-Manson model for R = 0.1, utilizing these factors as criteria. The results demonstrated a superior performance of the fique fiber-reinforced composite compared to the unreinforced matrix, showing improvements of up to 20% in mechanical properties. The identification and characterization of degradation stages highlight the importance of considering specific degradation mechanisms during the design and analysis of these materials.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.description.orcid	https://orcid.org/0009-0003-8959-0878
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14616
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	biocompuestos
dc.subject	fibras naturales
dc.subject	polímeros reforzados por fibras
dc.subject	fatiga uniaxial
dc.subject.keyword	biocomposites
dc.subject.keyword	natural fibers
dc.subject.keyword	fiber reinforced polymers
dc.subject.keyword	uniaxial fatigue
dc.title	Estudio de la fatiga uniaxial en un material biocompuesto reforzado con fibras naturales de fique en una matriz de base natural
dc.title.english	Uniaxial fatigue study of a natural-based bio-composite material reinforced with fique natural fibers
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado