Publication: Análisis paramétrico del corte ortogonal de materiales compuestos mediante modelización numérica
Loading...
Identifiers
Publication date
2010-04
Defense date
2010
Authors
Advisors
Tutors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Impact
Export
Abstract
El objetivo principal de este proyecto consiste en validar el modelo de elementos finitos propuesto para simular el mecanizado con corte ortogonal de la fibra de vidrio. Para ello se ha partido de un modelo numérico generado en el programa de simulación ABAQUS/Explicit con parámetros que se tomarán como fijos, como la elasticidad y la resistencia del material, y otros que se han ido modificando ya que se consideran difíciles de analizar, tales como la orientación de fibra, ángulo de desprendimiento, o complicados de predecir, como el coeficiente de fricción o la energía de deformación. Utilizar un parámetro fijo que simula un fenómeno que en la realidad es difícil de predecir o dependiente de otras variables o condiciones iniciales es arriesgado y limita las posibilidades de validar un modelo. Con el objetivo de diseñar un modelo lo más válido posible para su posterior utilización en el estudio del corte de los materiales compuestos, estos parámetros han sido modificados en búsqueda de su grado de influencia en los resultados finales, consiguiendo de esta manera un modelo más elaborado. La validación permitirá conocer las fuerzas generadas en el proceso del mecanizado y mejorar los conocimientos de los mecanismos de formación de la viruta y su evolución, además de la generación de daño interno, añadiendo la influencia de los parámetros del modelo. Aunque operaciones como el taladrado o el fresado son las más frecuentes en los materiales compuestos, se ha utilizado el corte ortogonal por simplicidad. Los resultados del modelo propuesto tras las simulaciones se han comparado con los obtenidos experimentalmente por los investigadores de la bibliografía, para considerar su validez. El contenido del proyecto se divide en los siguientes capítulos: Capítulo 2: se realiza un análisis teórico de los materiales compuestos, describiendo las propiedades y aplicaciones de las distintas matrices y fibras que se pueden encontrar. A continuación se introduce el tema del mecanizado y se explica la hipótesis de corte ortogonal y sus parámetros, que son con los que se han trabajado en el modelo. Para finalizar el capítulo se describe el método matemático de elementos finitos y sus principales ventajas respecto a los análisis experimentales. Se presenta el programa ABAQUS con el que se trabajará y sus principales módulos. Capítulo 3: se hace una revisión de los principales estudios publicados sobre el mecanizado de materiales compuestos (vidrio y carbono). El objetivo es conocer qué se ha estudiado previamente al trabajo presente y recopilar datos experimentales para posteriormente comparar con los resultados del modelo propuesto y proceder a su validación. También se han comentado los modelos propuestos por estos investigadores para comprobar las dificultades encontradas a la hora de validarlos y las distintas posibilidades que ofrecen dependiendo del modelado (macromecánico o micromecánico) y los parámetros fijados. Capítulo 4: se describe el modelo paramétrico de elementos finitos propuesto para el mecanizado de los compuestos reforzados con fibra de vidrio, y se indica qué parámetros han permanecidofijos en todas las simulaciones y cuales variables y por qué. Se explica como introducir en ABAQUS/CAE los inputs del modelo. Capítulo 5: todos los resultados de las simulaciones se exponen en este capítulo. Se han comparado con los resultados experimentales descritos en el capítulo 3 para proceder a la validación del modelo. Posteriormente se analizan los resultados en profundidad divididos por parámetros variables para comprobar el grado de influencia de cada uno de ellos en fuerzas de corte, fuerzas de avance, daño a tracción y compresión bajo la superficie mecanizada y formación de la viruta.
Description
Keywords
Materiales compuestos, Componentes estructurales, Mecánica de sólidos, Mecanizado, Método de elementos finitos, Fibra de vidrio