Banco de pruebas para la caracterización elástica de materiales compuestos mediante ultrasonido (2021)
Los materiales compuestos son requeridos en aplicaciones donde se necesita una alta relación resistencia/peso. Sin embargo, debido a la anisotropía y a la falta de normativas y procesos de fabricación estandarizados, sus propiedades varían considerablemente. Por lo general, para caracterizar estos materiales se usan ensayos mecánicos destructivos, los cuales son muchas veces insuficientes para caracterizar por completo el tensor de rigidez. Por lo tanto, la búsqueda de técnicas alternativas son necesarias. En este trabajo se usa la transmisión de ondas ultrasónicas para caracterizar elásticamente materiales compuestos. Inicialmente se abordan los conceptos teóricos requeridos, tales como los principios básicos de ultrasonido y la propagación de ondas en medios anisotrópicos. Posteriormente, se explica la técnica de medición y el procesamiento de las señales. Además, se presenta el diseño del montaje experimental, incluyendo el sistema de posicionamiento de los transductores ultrasónicos, la sujeción y rotación de la muestra. Para ajustar la técnica de medición se caracterizaron materiales isotrópicos de constantes elásticas bien conocidas, como acero 1045, aluminio 1060 y vidrio. Luego se realizó la medición con muestras de materiales compuestos, tales como epoxi-fibra de carbono unidireccional, epoxi-fibra de vidrio multidireccional, epoxi-fibra de fique pulverizada y epoxi-fibra de fique unidireccional. Dichos datos se analizan para obtener las constantes elásticas. Finalmente, se verificaron los resultados obtenidos con los disponibles en la literatura y/o los ensayos mecánicos realizados en el laboratorio de la universidad.