mecánica de materiales compuestos i
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Mecánica de los Materiales Compuestos I
Aplicaciones de los Materiales compuestos en Ingeniería
Miguel Renato Manco Rivera
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Material Compuesto
• Nacen de la necesidad de obtener materiales que combinen las propiedades de los cerámicos, los plásticos y los metales.
• Aplicaciones prácticas reducidas por algunos factores que aumentan mucho su coste.
Mecánica de Materiales Compuestos I Introducción
• Creados artificialmente pero algunos, como la madera y el hueso, aparecen en la naturaleza.
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Material Compuesto
Definición:Son aquellos materiales que:
• Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.
• Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.
• Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes .
Mecánica de Materiales Compuestos I Definición
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Material Compuesto
Estructura
• Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.
• Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la responsable de laspropiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material.
Mecánica de Materiales Compuestos I Estructura
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Material Compuesto
Clasificación:
•Materiales Compuestos reforzados con partículas.
•Materiales Compuestos reforzados con fibras.
•Materiales compuestos estructurales.
Mecánica de Materiales Compuestos I Clasificación
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Material Compuesto Reforzado con Partículas
Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil.
Mecánica de Materiales Compuestos I Clasificación
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Material Compuesto reforzado con fibras
Agente reforzante: proporciona al material su fuerza a tracción.
Matriz: transfiere la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión.
Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Reforzado con fibra
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Material Compuesto Estructural
Están formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sándwich.
Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Estructural
Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos. De esta manera obtenemos un material isótropo, uniendo varias capas marcadamente anisótropas.
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Material Compuesto EstructuralLos paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia,, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.
Mecánica de Materiales Compuestos I M. C. Estructural
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Material Compuesto - Ejemplos
• Plásticos reforzados con fibra:• Clasificados por el tipo de fibra:
• Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa)
• Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP
Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos
• Plástico reforzado de fibra de vidrio o GFRP
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Material Compuesto - Ejemplos
• Plásticos reforzados con fibra:• Clasificados por la matriz:
• Termoplásticos reforzados por fibra larga.• Termoplásticos tejidos de vidrio.• Compuestos termoformados o termoestables.
• Compuestos de matriz metálica o MMCs:• Cermet (cerámica y metal).• Fundición blanca.
• Metal duro (carburo en matriz metálica)• Laminado metal-intermetal.
• Compuestos de matriz cerámica:• Hormigón/Concreto• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)• Adobe (barro y paja)• Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico• Madreperla o nácar• Concreto asfáltico
Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos
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Material Compuesto - Ejemplos
• Compuestos de matriz metálica o MMCs:• Cermet (cerámica y metal).• Fundición blanca.• Metal duro (carburo en matriz metálica)• Laminado metal-intermetal.• Compuestos de matriz cerámica:• Hormigón/Concreto• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)• Adobe (barro y paja)• Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico• Madreperla o nácar• Concreto asfáltico
Mecánica de Materiales Compuestos I Ejemplos
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Material Compuesto EstructuralLos paneles sandwich consisten en dos láminas exteriores de elevada dureza y resistencia,, (normalmente plásticos reforzados, aluminio o incluso titanio), separadas por un material menos denso y menos resistente, (polímeros espumosos, cauchos sintéticos, madera balsa o cementos inorgánicos). Estos materiales se utilizan con frecuencia en construcción, en la industria aeronáutica y en la fabricación de condensadores eléctricos multicapas.
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