Modelización numérica tridimensional de la inyección de termoplásticos reforzados con fibras cortas
- Autores: María Isabel Montón Abarca
- Directores de la Tesis: Francisco Jose Chinesta Soria (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2004
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Jaime Cano Hurtado (presid.), Juan Valor Miró (secret.), Juan Antonio García Manrique (voc.), Henar Herrero Sanz (voc.), Elías Cueto Prendes (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En los materiales compuestos cuyo refuerzo se realiza a través de fibras continuas, el control de la orientación de dichas fibras durante el proceso de conformado es relativamente sencillo. No ocurre así en el caso de materiales compuestos, donde el refuerzo está constituído por fibras cortas. En este caso, durante el proceso de conformado se producen dos fenómenos físicos íntimamente acoplados, por una parte, la orientación de las fibras depende de la cinemática del flujo; y por otra, la cinemática del flujo se ve afectada por la orientación de las fibras.
En este sentido, el objetivo de la presente tesis es obtener un modelo de flujo capaz de simular el proceso de inyección de un termoplástico reforzado con fibras cortas en moldes tridimensionales y determinar la orientación de las fibras en la pieza realizada. Para la obtención del modelo de flujo se propone una estrategia explícita de Taylor-Galerkin discontinuo. La utilización de una técnica explícita permite desacoplar el carácter elíptico de las ecuaciones del movimiento, que definen un problema de Stokes anisótropo, del carácter hiperbólico que exhiben las ecuaciones que rigen la evolución de la fracción volumétrica del fluido y de la orientación de las fibras presentes en la suspensión. La presencia de las fibras se introduce a través de una técnica de homogeneización espacial y una posterior promediación estadística.
Definido el modelo de flujo, se ha aplicado el método de Elementos Finitos (Volume of Fluid (VOF)) para la gestión del frente de avance y una técnica de pseudocomportamiento para la gestión de la parte vacía del molde; diseñando un programa de simulación con técnicas de diseño orientado a objetos, con el que se ha verificado la viabilidad del método para la predicción de la orientación y del flujo en el llenado de moldes tridimensionales.
