Teoria de materiales compuestos en la fabricacion del tanqu

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA
CARRERA DE INGENIERIA MECANICA
TITULO: TEORIA DE MATERIALES COMPUESTOS EN LA FABRICACION
DEL TANQUE DE COMBUSTIBLE PARA LA AERONAVE PILATUS PC-7
POSTULANTE: Boris Ramírez Chumacero
FECHA DE DEFENSA: 8 de noviembre de 2006
INTRODUCCION
Los Materiales Compuestos tienen ventajas significativas frente a materiales
tradicionales tal como el aluminio, madera y acero en aplicaciones para el
diseño estructural por tener una densidad baja y alta resistencia mecánica;
ideal para aplicaciones aeronáuticas donde el peso es un factor determinante.
Los compuestos son materiales
anisotrópicos que
significa que sus
propiedades de resistencia varían en cada región del compuesto a diferencia
de los materiales convencionales que son isotrópicos.
Se ha basado en la bibliogrtafia de: HOLLMANN, MARTIN, Composite Aircraft
Design; LOKEN, H., HOLLMANN, M., Designing With Core; OIT, Seguridad
en la Utilización de Fibras minerales y sintéticas; ZIENKIEWICZ, WALTER El
método de los elemntos finitos.
JUSTIFICACION DEL TEMA
Se justifica el Proyecto de grado para realizar un estudio de investigación
referente a los materiales compuestos y su análisis matemático considerando
su aplicación para la fabricación del tanque de combustible para una aeronave
biplaza la aeronave “Pilatus PC-7”, que pertenece al Politécnico Militar de
Aeronáutica.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Es necesario considerar la fabricación de un tanque de combustible de peso
ligero y adecuada resistencia mecánica. El material compuesto puede ser la
opción muy interesante. La determinación de las cargas son las mismas que
en materiales convencionales por lo que se puede utilizar la teoría membranal
e hidrostática.
OBJETIVOS GENERAL
Desarrollar un modelo matemático en base a la teoría de elementos finitos,
para el cálculo de resistencia mecánica de un tanque de combustible utilizando
materiales compuestos.
OBEJETIVOS ESPECIFICO
-
Revisión bibliográfica de los materiales compuestos
Estudio de resistencia de los materiales compuestos
Aplicación del modelo matemático en diseño de un tanque de combustible.
Proceso y costos de fabricación. Simulación del modelo matemático
asistido por un programa de computación.
HIPOTESIS
La “teoría de la deformación máxima” utilizando los “Elementos Finitos”
deben ser utilizados para comparar las deformaciones del laminado en su
conjunto y verificar la deformación para cada lámina en el diseño del tanque de
combustible.
METODOLOGIA
La metodología utilizada fue la de investigación
ANALISIS Y DEMOSTRACION DE LA HIPOTESIS
Se conocen las propiedades técnicas y físicas de los materiales compuestos, la
técnica de fabricación de partes, la seguridad en la utilización de fibras, la
influencia de la utilización de los materiales compuestos en el medio ambiente.
Se utiliza el análisis matemático para el diseño, se determina las cargas, la
selección de la configuración estructural y el cálculo del esfuerzo y la
deformación. Se realiza la simulación resistencias del tanque por medio de un
programa en computadora.
CONCLUSIONES
La deformación real por la rotura de una lámina del laminado es menor al
admisible. Mayores solicitudes de carga en función al número de láminas del
laminado. Su técnica de construcción particular para desarrollar partes
estructurales en aplicaciones industriales. El material compuesto vale 23 %
más que el convencional del aluminio, para obtener las mismas propiedades.
Sin embargo el costo de uso de herramientas y máquinas además de la mano
de obra para un material compuesto es 50 % menos que el convencional. En
conclusión se estima que se ahorra un 12 %
RECOMENDACIONES
La separación, automatización o hermetización del proceso, a fin de evitar la
generación de polvo. prever un equipo de protección respiratoria, manos y ojos