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Introducción a los

materialescompuestosEPN-FIM-2015


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OBJETIVOS

• ¿QUÉ es un material compuesto?

• ¿POR QUÉ los materiales compuestos son usados en lugar delos metales?

• ¿CÓMO SE USAN los materiales compuestos en estructuras?


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¿Que es un material

compuesto?• El termino material compuesto significa que dos o mas

materiales se combinan a una escala macroscópica paraformar un tercer material.

• El material compuesto es en si mismo una estructura. Sin

embargo, se lo modela y estudia como un materialhomogéneo y continuo.

• Es macroscópicamente heterogéneo pero sus constituyentespueden ser homogéneos.

•

El comportamiento se determina por la interacción entre susconstituyentes.


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Ventaja de los materiales

compuestos

• Sin son bien diseñados

• Usualmente muestran las mejor cualidades de sus constituyentesy muy a menudo incluso muestran cualidades que ninguno de sus

constituyentes tienen.


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Propiedades mejoradas

• Algunas de las propiedades que pueden ser mejoradas son:

• Resistencia

• Elasticidad

• Resistencia a la corrosión

• Resistencia al desgaste• Peso

• Resistencia a la fatiga

• Comportamiento frente a la temperatura

•

Aislamiento térmico• Conductividad térmica

• Aislamiento acústico

• Apariencia


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Históricamente

• No es nuevo el uso de materiales compuestos

• Paja se ha usado para reforzar el lodo en la fabricación de ladrillos(Israelitas)

• Plywood fue usado en Egipto cuando se dieron cuenta que se

podía ordenar fibras de madera en algunas direcciones parareforzar la resistencia mecánica

• Espadas medievales fueron construidas con laminas de distintosmetales


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Clasificación• Cuatro tipos de materiales compuestos comúnmente aceptados son:

• Materiales compuestos fibrosos: consisten en fibras en una matriz

•

Materiales compuesto laminares: varias capas de material compuesto• Material compuesto Particulado: compuestos por partículas en una matriz

• Material compuesto interpenetrado


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Materiales Compuestos

Fibrosos


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Materiales compuestos

fibrosos• Las fibras de un cierto material tienen mayor resistencia que el

material en forma de bloque

• Ej. Vidrio 20 MPa………..vs ………… 2800 a 4800 Mpa

• POR QUE?: En fibras los cristales están alineados con la fibra.

• Además, menores defectos internos en fibras que en bloque.

ImagenResistencia vs.diametro defibra


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Materiales compuestos

laminares


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Respuesta mecanica


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Propiedades de la matriz

• Las fibras largas o cortas….son de poca utilidad a menos que

estén empaquetas o unidas en una matriz

• La función de la matriz es soportar a las fibras, proteger la lamatriz y trasferir esfuerzos entre fibras rotas

• Materiales: polímeros, metales, cerámicos• Polímero…muchos meros( lineal , ramificaciones, red)


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Ventajas económicas de los

materiales compuestos• Fibras de grafito ($600 – $800 /Kg ..1970) a ($40 / kg..1990)

• Factor de uso= materia prima/peso del elemento (15-25)


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Principal ventaja

• Reducción de peso

• El impacto en la reducción de peso en la industria espacial esaún mas importante

• Transbordador Espacial…limite de 27200 kg


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Mechanics ofcomposites


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Homework


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Indicial

notation


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