Fundamentos de diseño mecánico con materiales compuestos

Disponible en: Medellín

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Presentación

El crecimiento de la industria de transformación de materiales compuestos en Colombia se puede evidenciar en muchas aplicaciones. El incremento continuo en la fabricación de carrocerías, furgones, elementos de baño y cocinas, embarcaciones, tanques, tuberías, ductos de ventilación, postes, entre otros, al igual que el uso masivo de estos materiales en impermeabilizaciones y aislamientos acústicos, térmicos y eléctricos, son apenas algunos ejemplos que denotan la migración de las empresas hacia estos materiales.  No obstante, comparado con otros países de la región como Brasil y México, o con países más desarrollados (España, Inglaterra, Estados Unidos, entre otros), la apropiación e implementación eficiente de los materiales compuestos en Colombia aún requiere una mayor consolidación.  Con base en la experiencia acumulada durante la ejecución de un número considerable de proyectos de Investigación en materiales compuestos, todos ellos con alta aplicabilidad industrial, el Grupo de Investigación en Nuevos Materiales (GINUMA) de la Universidad Pontificia Bolivariana, pionero a nivel nacional en la interacción industria-academia en el área de composites, ha identificado que uno de los aspectos claves para consolidar la industria de transformación de materiales compuestos en nuestro país es la aplicación correcta de criterios de diseño mecánico en piezas hechas en estos materiales, de manera tal que se puedan aprovechar al máximo las propiedades mecánicas específicas de los mismos. 

Para atender este aspecto desde el modelado matemático, simulación computacional y caracterización experimental, combinando la rigurosidad científica con el enfoque técnico-industrial que tanto demandan las empresas a las Universidades, el GINUMA ha decidido ofertar el curso de “Fundamentos de Diseño Mecánico con Materiales Compuestos”. El curso está enfocado en una necesidad específica de las industrias, la cual se puede resumir en la siguiente pregunta: ¿Cómo diseñar piezas en materiales compuestos con un desempeño mecánico igual o superior y con un peso inferior a piezas hechas con materiales tradicionales, al menor costo posible? Esta necesidad está relacionada con la obsolescencia de métodos usados tradicionalmente en muchas empresas para el diseño mecánico de piezas en composites, a saber: el tanteo y error mediante experimentos, las mal llamadas ´reglas de oro empíricas´, la aplicación de normatividad con factores de seguridad exageradamente altos y el uso incorrecto de software que no están específicamente diseñados para realizar cálculos en composites. A nivel mundial, se ha demostrado que estos métodos, aunque parecen generar resultados aceptables, no garantizan diseños óptimos, lo que puede generar incrementos de peso y costo, yendo así en contravía de las ventajas principales de los composites. El presente curso ofrece un marco curricular enfocado en el modelado matemático, simulación numérica y caracterización experimental del comportamiento mecánico de materiales compuestos y provee los fundamentos para integrar este marco curricular con aplicaciones estructurales reales de la industria. La temática abordada en el curso se presenta más adelante.

Objetivos

• Presentar los fundamentos de modelación matemática, simulación computacional y caracterización experimental para el diseño mecánico con materiales compuestos enfocado en la obtención de piezas que cumplan con todas las solicitaciones mecánicas y medioambientales exigidas, al menor peso y costo posibles.
• Presentar la teoría básica de análisis micromecánico de materiales compuestos para determinar las propiedades de rigidez, resistencia y comportamiento higrotérmico de láminas a partir de sus materiales constitutivos (refuerzo, matriz e interface).
• Introducir los fundamentos de las teorías CLPT y FSDT para el análisis macromecánico de laminados en compuestos y mostrar su aplicación en el cálculo de ejes, vigas, placas, columnas y cascarones.
• Exponer los principales aspectos acerca de preparación de probetas, protocolos de ensayo, equipos, instrumentos de medida y cálculos de variables físicas y estadísticas en ensayos normalizados para la caracterización mecánica y físico-química de materiales compuestos y sus componentes.
• Explicar las teorías de generación y propagación del daño en materiales compuestos, al igual que los principios básicos de comportamiento a impacto y fatiga de estos materiales.
• Exponer la teoría elemental de análisis estructural de materiales compuestos por Elementos Finitos y resolver problemas de ingeniería usando este método a través de un software comercial (ANSYS o ABAQUS).
• Presentar los principios básicos de diseño normalizado de piezas en compuestos, diseño con estructuras tipo sándwich y ensamble de piezas, al igual que las consideraciones básicas para operaciones de maquinado y corte en materiales compuestos.

Dirigido a

Personal de Ingeniería y Técnico de empresas dedicadas a la elaboración de productos en materiales compuestos, al igual que estudiantes de pregrado y posgrado, que estén interesados en ampliar sus conocimientos acerca del diseño mecánico con materiales compuestos.

Duración o Intensidad

40 horas

Lugar

UPB Sede Laureles

Contenido

• Introducción a los Materiales Compuestos
• Análisis Micromecánico de Materiales Compuestos
• Caracterización experimental de Materiales Compuestos
• Mecánica de Fracturas en Materiales Compuestos
• Análisis estructural por Elementos Finitos de materiales compuestos

Observaciones

* Todos los programas de Formación Continua se certifican con el 80% de la asistencia.

* Nuestros programas tendrán apertura siempre y cuando se cumpla el cupo mínimo establecido.