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Tesis:

Aportación al estudio sobre el comportamiento, en condiciones de fatiga, de un material compuesto de fibra de vidrio y resina poliéster, sometido a esfuerzos pulsantes de tracción y bajo diferentes condiciones ambientales

  • Autor: SILVERA LOPEZ, Antonio

  • Título: Aportación al estudio sobre el comportamiento, en condiciones de fatiga, de un material compuesto de fibra de vidrio y resina poliéster, sometido a esfuerzos pulsantes de tracción y bajo diferentes condiciones ambientales

  • Fecha: 1995

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AGRONOMOS

  • Departamentos: INGENIERIA RURAL

  • Acceso electrónico:

  • Director/a 1º: VAZQUEZ MINGUELA, Jesús

  • Resumen: En este trabajo de investigación se han realizado ensayos mecánicos (estáticos y dinámicos) de un material compuesto por fibra de vidrio y resina de poliéster, con el fin de disponer de datos para el diseño y construcción de elementos de máquinas. Paralelamente se ha estudiado en qué medida afectan ciertas condiciones ambientales (humedad y exposición a las radiaciones ultravioletas) a su resistencia en condiciones de fatiga. El material tiene las siguientes características; 1. Volumen de fibra aproximado: 55 por ciento; 2. Espesor total del laminado: 5 mm aprox; 3. Secuencia: ((+-45)/05/(+-45)/02/0)S; 4. (15 capas unidireccionales (0º) de 400 gr/m2 de gramaje); 5. Capas de orientación +-45º de 300 gr/m2 de gramaje. Los ensayos estáticos han permitido conocer el límite de rotura y el módulo elástico. Para la determinación del primero, se han roto 39 probetas. Los datos de cada ensayo se ajustan a una función de distribución de Weibull, obteniéndose como valor más probable el de 660 MPa. Para la determinación del módulo elástico, se ensayaron 20 probetas, cuyos resultados se ajustan a la misma función, tomándose como valor más probable el de 39.609 Mpa. El alargamiento máximo (Lo = 100 mm) fue de 2,02 mm y el de la probeta del 0,71 por ciento. Conocidos estos datos mecánicos, se ha procedido a los ensayos dinámicos de fatiga (en traccióntracción) para obtener el diagrama S-N. Se ha estudiado el comportamiento del material en los estados de carga definidos por R = 0,1 - 0,2 - 0,3 y 0,4, para tensiones medias en tracción del 50 por ciento, 40 por ciento, 30 por ciento, 20 por ciento, 15 por ciento y 10 por ciento, respectivamente, del límite de rotura. En cada punto ensayado hemos buscado la función de distribución que más se ajustase a los resultados experimentales, hallando que la más aproximada en más del 80 por ciento de los casos resultó ser la Lognormal, siendo la de Weibull la más adaptada al resto de los casos. La dispersión en los resultados experimentales es elevada, como cabría esperar, pero hemos observado que aumenta al disminuir la tensión media. Finalmente, a partir de los datos obtenidos en los ensayos de fatiga, hemos buscado un modelo matemático que relacione la carga máxima aplicada con el número de ciclos de vida. Un detallado análisis de regresión ha puesto en evidencia que el modelo que mejor se ajusta a los datos es el modelo multiplicativo, que relaciona la tensión máxima aplicada con el logaritmo de los ciclos de vida y el factor "R". Como consecuencia de los análisis estadísticos llevados a cabo para el estudio del modelo, estamos en condiciones de afirmar que el material objeto de nuestra investigación no posee límite de fatiga. Una de las condiciones ambientales cuyo efecto pretendíamos estudiar es la irradiación por rayos UV en la gama del espectro solar. Se han irradiado 18 probetas con un banco de 6 lámparas que dan, fundamentalmente, intensidades de radiación ultravioleta altas, en las gamas de 280-315 y 315-400 mm (UV B y UV A), además del espectro visible. La radiación específica recibida por las probetas ha sido de 40 MJ/m2. Los ensayos se han realizado en tandas de 6 probetas cada vez y recibiendo la radiación durante un período de 216 h. Se han medido, además, las temperaturas superficiales en las probetas para las distintas horas diurnas. A la vista de los ensayos, no se ha apreciado por simple inspección visual degradación o cambio de color apreciable. Tampoco se han notado modificaciones ostensibles en la superficie bajo el microscopio. Para comprobar si la radiación UV afecta a la resistencia a la fatiga, se han ensayado las 18 probetas irradiadas en las condiciones R = 0,3 al 30 por ciento. Posteriormente, haciendo uso de los métodos estadísticos, se han comparado aquellos datos con los obtenidos para probetas sin tratar. Como consecuencia, estamos en condiciones de afirmar que no existe una diferencia significativa entre los valores medios de las vidas de las muestras irradiadas y las que no han recibido tratamiento. Otro efecto exterior estudiado ha sido el de la humedad. Para ello hemos sumergido 15 probetas en agua a temperatura ambiente durante 1,5 meses. Para comprobar si las condiciones húmedas afectan o no a la resistencia a la fatiga del material, se han ensayado a fatiga las 15 probetas en las condiciones de R = 0,4 al 30 por ciento. Como consecuencia de la comparación estadística entre esos datos y los ya conocidos para las probetas sin tratar, constatamos que no hay diferencia significativa entre ambas muestras