Evaluación numérica de la rigidez y la tenacidad en materiales compuestos bioinspirados

Abstract

La naturaleza ha servido de inspiración para múltiples áreas del conocimiento y de desarrollo de la humanidad, en el caso de los materiales su proceso evolutivo de millones de años ha logrado obtener una buena compatibilidad entre las propiedades mecánicas de rigidez y tenacidad, algo que es complicado en los materiales de ingeniería convencionales, debido a que estas propiedades presentan un comportamiento inversamente proporcional entre sí. Se ha establecido que una de las características que la naturaleza utiliza es la formación de estructuras jerárquicas, que pueden ir desde la escala micrométrica hasta la macro escala, con este tipo de organización ha logrado mejorar diversas propiedades, dependiendo de la necesidad a resolver, del medio ambiente en que se encuentre y los materiales disponibles. Uno de estos tipos de estructuras son las helicoidales, presentes en escamas de peces, conchas de moluscos, exoesqueletos, etc., la cual provee protección y buenas propiedades de resistencia mecánica, resistencia a la penetración, al impacto y la fractura. Por tal motivo se pretende realizar un estudio numérico de materiales compuestos por fibras continúas empleando diferentes modelos constitutivos (lineales y plásticos bilineales) para la matriz (suave) y las fibras (rígidas) y observar como la variación del modelo empleado y el ángulo de rotación de las fibras afectan la rigidez general y la tenacidad del material.

Keywords

• biomimética
• materiales compuestos
• estructura jerárquica
• fibras continuas
• propiedades mecánicas
• rigidez