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LECTURA – 5 SEMANA 5 Cálculos de comportamiento en materiales compuestos

Cartilla 5

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procesos industriales

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  • LECTURA 5 SEMANA 5

    Clculos de comportamiento en materiales compuestos

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    TITULO: Clculos de comportamiento en materiales compuestos

    Informacin general Un material compuesto consiste en todo sistema o combinacin de materiales constituido a partir de una unin (no qumica, insoluble entre s) de dos o ms componentes, dando lugar a un nuevo material que suma las propiedades de los materiales de la combinacin.

    INSTRUCCIONES

    Estructura de la cartilla

    La cartilla tiene como fin comprender los procedimientos para realizar los clculos relacionados con los clculos para materiales compuestos. Para su comprensin, se encuentra estructurada de la siguiente forma:

    Informacin general. En esta parte encontrar una breve introduccin a la temtica contemplada en la cartilla

    Trminos relacionados. Aqu se definen las variables involucradas en el clculo de los procesos para materiales compuestos.

    Clculos. En este aparte encontrar casos tipo de clculo, resuelto paso a paso, con el fin de comprender el procedimiento a seguir.

    Ejercicios para practicar. Se plantean ejercicios similares, para que el estudiante practique por su cuenta.

    1. TMINOS RELACIONADOS LA DENSIDAD DEL MATERIAL COMPUESTO: se determina como la suma del producto de la densidad de la fibra y su volumen en el compuesto y la densidad de la matriz y su volumen en el compuesto

    !! = !! !! + !! !!" La resistencia mecnica del compuesto, est determinada por la suma de la resistencia mecnica de la matriz por su volumen y la resistencia mecnica de la fibra por su volumen !! = !"! !! + !! !!" El mdulo de elasticidad del compuesto est determinado por la suma del mdulo de elasticidad de la matriz, por su volumen y el mdulo de elasticidad de la fibra por su volumen !! = !"! !! + !! !!"

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    2. CLCULOS Un material compuesto con matriz polimrica de Kevlar 49 y fibras de resina epxica, contiene 60% Kevlar 49 y 40% de resina epxica. Si la densidad del Kevlar 49 es de 1.44Mg/m3 y la de la resina epxica es 1.2Mg/m3 a. cul es la densidad promedio del compuesto? Si la resistencia a la tensin del Kevlar 49 es de 3400 MPa y el del la resina epxica es 1200 MPa. b. Cul es la resistencia a la tensin promedio del material compuesto? Paso 1. Se verifican los valores dados. Kevlar 49: Densidad= 1.44Mg/m3

    Volumen en el compuesto=60% Resistencia a la tensin = 3400 MPa Resina epxica: Densidad= 1.2Mg/m3

    Volumen en el compuesto=40% Resistencia a la tensin = 1200 MPa Paso 2. Se determinan los valores a calcular. Densidad del compuesto=? Resistencia a la tensin del compuesto=? Paso 3. Se determina el valor de la densidad de los materiales del compuesto por el volumen que contienen en el compuesto !! !! = 1.44!"/!! 0.6 1!! = 0.864! !! !! = 1.2!"/!! 0.4 1!! = 1.68!" Paso 4. Se suman los valores de la matriz y de la fibra !! = 0.864!" + 1.68!" = 232!" !! = !!!! = 232!"1!! = 232!"/!! Paso 5. Se determina el valor de la resistencia mecnica de los materiales del compuesto por el volumen que contienen en el compuesto

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    !! = !! !! + !! !! = 3400!"# 0.6+ 1200!"# 0.4 = Paso 6. Se suman los valores de la matriz y de la fibra !! = 2040!"# + 480!"# = 2520!"# Ejercicios para practicar. 1. Un material compuesto de resina epxica reforzada con fibra de vidrio se ha

    elaborado con el 60%, en volumen, de fibra de vidrio con modulo de elasticidad Ef=10.5*106 psi y resistencia a la tensin f= 350.000psi y para la resina con modulo de elasticidad Em=0.45*106 psi y resistencia a la tensin m= 9.000psi a. Calcular el mdulo de elasticidad del compuesto Ec b. Calcular la resistencia a la tensin del compuesto c.