Mechanical characterization and numerical validation of materials derived from organic composites

Abstract

En este trabajo se caracteriza numéricamente el comportamiento mecánico de dos probetas de materiales compuestos reforzados con fibras orgánicas utilizando la teoría de Serial-Paralelo Rul of Mixture (SP-RoM), los modelos son calibrados en base a un arduo trabajo iterativo que se contrasta con resultados experimentales encontrados en la bibliografía.

Dentro de la información tratada en este documento se encontrará un resumen de la importancia de estudiar numéricamente este tipo de materiales compuestos y poder caracterizarlos correctamente para su utilización en el diseño mecánico, para esto se realizaron una serie de simulaciones 3D estáticas y no lineales que consideran daño en la matriz y fibra de dos compuestos reforzados por fibras naturales: el primero de resina de poliéster reforzada con fibra Jowar larga y orientada y otra con hormigón espumado con fibra corta de henequén no orientada.

Se realizó un trabajo iterativo para estudiar las propiedades de los materiales y su respuesta mecánica, teniendo en cuenta parámetros como la energía de fractura, Reglas de fluencia y solucionadores como Newton-Raphson y Arc-Length. Finalmente se logra calibrar y caracterizar numéricamente los materiales en base a datos experimentales de ensayos de tensión, compresión y flexión encontrados en la bibliografía.

In this work, the mechanical behavior of two specimens of composite materials reinforced with organic fibers is numerically characterized using the Serial-Parallel rule of mixture (SP-RoM) theory, the models are calibrated based on an arduous iterative work that is contrasted with experimental results found in the literature.

Within the information discussed in this document you will find a summary of the importance of numerically studying this type of composite materials and being able to characterize them correctly for their use in mechanical design, for this a series of static and non-linear 3D simulations were carried out that consider Damage to the matrix and fiber of two compounds reinforced by natural fibers: one made of polyester resin reinforced with long and oriented Jowar fiber and the other made with foamed concrete with short and no oriented Henequen fiber.

An iterative work is carried out to study the properties of materials and their mechanical behavior, taking into account parameters such as fracture energy, rule of flow and solvers such as Newton-Raphson and Arc-Length, where finally it is possible to calibrate and numerically characterize the materials. based on experimental data from tension, compression and bending tests found in the literature.