CARACTERIZACION NUMERICA DE ESPUMAS DE COBRE REFORZADAS CON ESFERAS HUECAS DE HIERRO, MEDIANTE EL METODO DE ELEMENTOS FINITOS

Abstract

Con la realización del presente Trabajo de Título, utilizando el software ANSYS Workbench, se desarrollan modelos tridimensionales para tres tipos de probetas de matriz de Cobre: la primera correspondiente a una espuma sintáctica reforzada con esferas huecas de hierro, la segunda con la misma geometría que la anterior, pero con ausencia de esferas, y por último, una probeta de espuma con presencia de poros interconectados. Estos tres modelos son estudiados mediante una simulación de ensayo de compresión para obtener sus módulos de Young, y realizar un análisis sobre la comparación del comportamiento elástico de los tres especímenes. El objetivo principal de la investigación es determinar la influencia en el módulo de Young de los refuerzos esféricos en una espuma con matriz de cobre, con el fin de avanzar en el estudio de nuevos materiales compuestos y aplicaciones para éstos, ya que el cobre es el principal producto de explotación en Chile, y un material cuyas propiedades mecánicas, químicas, eléctricas y de transferencia de calor son de gran interés en la ingeniería. En el marco teórico se presentan una serie de antecedentes que permiten un mejor entendimiento de la influencia en el comportamiento mecánico de las espumas sintácticas, según los materiales utilizados y sus propiedades mecánicas, así como la distribución, tamaño y otros parámetros de las inclusiones esféricas. El análisis de los resultados del trabajo permite concluir que al ser mayor el tamaño del espécimen, las soluciones que entrega la simulación convergen hasta llegar a ciertos valores para el módulo de Young. Por otro lado, también se determina que para el caso en estudio, el módulo de Young disminuye con el aumento de porosidad.