Sinopsis

El presente libro analiza los aspectos de los materiales compuestos según un esquema secuencial. En el Capítulo I, del Tomo I, se estudian las materias primas, haciendo énfasis en los denominados materiales compuestos de matriz orgánica. Fibras, matrices termoestables, cargas y aditivos son estudiados por este orden. A continuación, se analizan los núcleos de sandwich, adhesivos y recubrimientos. El Capítulo II (Tomo I), se dedica al análisis. La parte primera se centra en el estudio de las láminas intactas, se estudian los criterios de fallo y se analizan las denominadas estructuras simples: Vigas, placas, membranas y estructuras sandwich. La segunda parte versa sobre el estudio de las láminas degradadas. El comportamiento de los materiales compuestos se relata en el Capitulo III (Tomo I). Primeramente se estudian los problemas medioambientales: Conductividad y coeficientes de aislamiento térmico, resistencia química, resistencia a las condiciones climáticas, transmisión de luz, y abrasión. A continuación se describen los problemas fundamentales desde el punto de vista de comportamiento estático. La última parte se dedica al estudio de la fatiga. El Capítulo IV (Tomo I), trata de los procesos de materiales compuestos. Se estudian los denominados procesos de molde abierto. La segunda parte se dedica a los procesos de molde cerrado. El control de calidad, se estudia en el Capítulo V (Tomo II), se describen los ensayos de control de calidad de las materias primas: Tracción, flexión, compresión, cortadura en el plano y ensayo de sandwich. A continuación se estudian los ensayos de fatiga. El Capítulo IV (Tomo II) se dedica a las nuevas tecnologías textiles. Los sistemas de inteligencia artificial aplicados a los materiales compuestos se describen en el Capítulo VII (Tomo II). El Capítulo VIII (Tomo II) se ha dedicado a la descripción de las aplicaciones de los materiales compuestos: aeroespaciales, marinas, etc. Finalmente, en el Capítulo IX, también en el Tomo II se tratan otros sistemas de materiales compuestos: Materiales Compuestos de matriz metálica, carbón - carbón, matriz cerámica, matriz cementítica, hormigón polimérico y materiales compuestos activos.

Índice

TOMO I
MATERIAS PRIMAS.
FIBRAS
Fibra de carbono.:
Fibras orgánicas.
Fibra de polietileno.
Fibra de vidrio.
Fibra de boro.
Fibra de carburo de silicio.
Fibra de cuarzo.
Otras fibras cerámicas.
Fibras metálicas.
MATRICES:
Resinas Epoxi.
Resinas viniléster.
Resinas de ésteres cianato.
Resinas polieteramida.
Resinas de poliéster no saturado.
Resinas fenólicas.
Resinas de bismaleimida y poliimida.
Matrices termoplásticas.
Elastómeros.
Interfase fibra - matriz.
Cargas y aditivos.
Criterios de elección de los constituyentes.
MATERIALES PARA NUCLEOS DE SANDWICH:
Introducción.
Núcleos de nido de abeja.
Madera de balsa.
Espumas.
Otros núcleos.
ADHESIVOS:
Adhesivos estructurales.
Preparación de superficies.
Elección del adhesivo.
RECUBRIMIENTOS:
Introducción.
Gel coat.
Aplicaciones de gel coat.
SISTEMAS DE MATERIALES COMPUESTOS:
Sistemas de materiales compuestos de fibra de carbono y aramida.
Sistemas de materiales compuestos de fibra de vidrio.
Sistemas híbridos.
ANALISIS.
ANALISIS DE LAMINAS INTACTAS:
Ley de Hook.
Concepto de lámina.
Concepto de laminado.
Formulaciones eficientes aplicadas en el análisis de placas laminadas.
Rotura de laminados.
Vigas.
Estructuras cilíndricas. Cálculos en membranas.
Placas.
Sandwichs.
Uniones.
Métodos avanzados de cálculo. El método de los elementos finitos.
ANALISIS DE LAMINAS DEGRADADAS:
Introducción a la mecánica del daño.
Representación mecánica del daño.
Medida empírica del daño.
Aspectos termodinámicos del daño.
Daño anisótropo.
Daño en interfases.
COMPORTAMIENTO.
EFECTOS MEDIOAMBIENTALES:
Introducción.
Propiedades térmicas.
Propiedades de resistencia química.
Efectos de agentes químicos sobre los polímeros.
Condiciones climáticas.
Insonorización.
Propiedad de transmisión de la luz.
Resistencia a la abrasión.
Distribuciones de temperatura y humedad.
Contenido máximo de humedad.
Difusividad másica.
Humedad condicionada acelerada.
Temperatura de transición vítrea.
Ciclos ambientales.
COMPORTAMIENTO FRENTE A FUEGO:
Introducción.
Resistencia residual e integridad estructural de los materiales compuestos sin proteger.
Resistencia residual e integridad estructural de los materiales compuestos protegidos: Barreras frente a fuego.
Modelos numéricos.
Conclusiones.
CONCENTRACION DE TENSIONES:
Elasticidad de un sólido anisótropo plano.
Concentración de tensiones en láminas delgadas planas con abertura circular.
Concentración de tensiones en láminas delgadas planas con abertura elíptica.
Concentración de tensiones en un laminado.
EFECTO BORDE LIBRE:
Introducción.
Análisis del efecto de borde libre.
Problemas causados por el efecto borde libre.
Soluciones al problema de borde libre.
COMPORTAMIENTO FRENTE A FATIGA:
Conceptos generales.
Naturaleza de la fatiga en materiales compuestos: Mecanismos de degradación por fatiga.
Comparación del comportamiento a fatiga de diversos tipos de materiales compuestos.
CAPACIDAD DE ABSORCION DE ENERGIA DE LOS MATERIALES:
Introducción.
Absorción de energía en tubos de materiales compuestos.
Ejemplo de aplicación: Diseño de estructura absorbedora para automoción.
TOLERANCIA AL DAÑO:
Introducción.
Comparación entre metales y materiales compuestos en términos de tolerancia al daño.
Métodos de ensayo.
RECICLAJE:
Introducción.
Potencial aplicación de las fibras reprocesadas.
Reciclado de materiales compuestos de fibra de vidrio y matriz termoplástica.
Reciclado de materiales compuestos de fibra de carbono.
PROCESOS.
PARTE A. PROCESOS DE MOLDE ABIERTO.
VACIO AUTOCLAVE. LOS PREIMPREGNADOS:
Introducción.
Tipos de prepeg.
Características físicas de un preimpregnado.
Las resinas físicas de un preimpregnado.
El laminado manual de la fibra preimpregnada.
Preparación del laminado para el curado.
El autoclave.
Control y modelado del proceso.
COLOCACION AUTOMATICA DE CINTAS Y FIBRAS:
Introducción.
Colocación de cintas planas.
Colocación de cintas en tres dimensiones.
Colocación de fibras.
Sistema automático integrado de fabricación.
PROCESADO DE PREIMPREGNADOS SIN AUTOCLAVE:
Introducción.
Procedimiento de fabricación.
Procedimiento de curado.
ENROLLAMIENTO FILAMENTARIO:
Introducción.
Materias primas básicas.
Métodos y esquema de enrollado del proceso de enrollamiento filamentario.
Equipos y utillajes.
Simulación del proceso.
Normativa asociada al proceso.
TOMO II.
MOLDEO POR CONTACTO A MANO:
Introducción.
Moldeo por contacto a mano.
Aplicación del gel coat.
Preparación de la resina.
Realización del estratificado.
Curado de las piezas.
Desmoldeo.
Desbarbado y acabado final.
Pintado del poliéster reforzado con una fibra de vidrio.
Control de calidad.
Moldes.
MOLDEO POR INYECCION SIMULTANEA:
Introducción.
Condiciones generales.
Mantenimiento.
Reglajes de la máquina.
Realización de la proyección en el molde.
CENTRIFUGACION:
Introducción.
Esquema de proceso.
Materias primas.
Maquinaria y utillaje.
Método operativo.
Síntesis.
PARTE B. PROCESOS DE MOLDE CERRADO.
PULTRUSION:
Introducción.
Ventajas y desventajas de la pultrusión.
Materias primas básicas para el proceso de pultrusión.
Descripción del proceso de pultrusión.
Utillajes para el proceso de pultrusión.
Diseño de piezas fabricadas mediante pultrusión.
Normativa asociada al proceso de pultrusión.
PRENSA:
Prensa en frío.
Prensa en caliente.
SISTEMAS DE MOLDEO DE COMPOUNDS:
Moldeo por compresión de preimpregnados (SMC).
Aplicaciones.
BMC (Bulk Molding Compounds).
Otros sistemas.
MOLDEO POR INYECCION DE TERMOESTABLES:
Introducción.
Composición de los materiales compuestos.
Consideraciones de curado.
Consideraciones reológicas.
Consideraciones de llenado de molde.
RIM Y RRIM:
RIM (Reaction, Injection, Molding).
RRIM (Reinforced Reaction Injection Molding).
SRIM:
Introducción.
Materias primas.
Maquinaria y utillaje.
Proceso.
Síntesis.
Simulación y caracterización del proceso, RIM, RRIM y SRIM.
RTM:
Introducción.
Preformado.
Moldes.
Selección de resinas.
Inyección.
Curado.
Calidad.
RTM ayudado en vacío, VARTM.
MOLDEO POR INYECCION DE TERMOPLASTICOS REFORZADOS:
Introducción.
Propiedades de TREV.
Materias primas.
Proceso de moldeo por inyección de granulados.
Caracterización y modelado del proceso.
Aplicaciones.
Síntesis.
MOLDEO POR ESTAMPACION DE TERMOPLASTICOS REFORZADOS:
Introducción.
Materias primas.
Proceso de estampación.
Aplicaciones.
Síntesis.
Resumen de procesos.
MECANIZADO:
Técnicas de mecanizado y taladrado de materiales compuestos.
Técnicas avanzadas de corte de materiales compuestos.
Rebarbado.
Rectificado.
Mecanizado mediante electrodescarga o electroerosión.
Mecanizado mediante chispa electroquímica.
REPARACIONES:
Introducción.
Evaluación de la necesidad de reparación.
Requerimientos de la reparación.
Reparaciones sin parche.
Reparaciones con parche.
ENSAYOS Y CALIDAD.
Introducción.
ENSAYOS SOBRE LAS MATERIAS PRIMAS O PRODUCTOS SEMIACABADOS:
Ensayos y control sobre fibras.
Control de matrices.
Control de materiales compuestos preimpregnados de uso aeronáutico.
Control de SMC y BMC.
Control de la interfase.
CONTROL DE MATERIAL COMPUESTO:
Control de probetas.
Determinación de densidad, volumen de fibra y control de la prensa.
Ensayos de tracción.
Ensayos de flexión.
Ensayos de compresión.
ENSAYOS DE CORTADURA PLANA:
Ensayo basado en la probeta (45/-45).
Ensayo en los carriles de cortadura.
Ensayo de Iosipescu.
Ensayo de probeta orientada a 10º.
ENSAYOS DE CORTADURA INTERLAMINAR:
Cortadura de viga corta.
Cortadura de una probeta de entalla doble.
ENSAYOS DE FATIGA:
Métodos de ensayo y definición de probetas.
Reducción de datos de fatiga.
Modelo de degradación de resistencia.
ENSAYOS DE FRACTURA INTERLAMINAR:
Introducción Teoría de la mecánica de fractura elástico - lineal aplicada al análisis de la delaminación en materiales compuestos.
Teorías de vigas aplicadas al análisis de la fractura interlaminar.
Modo I (ensayo DCB).
Modo II (ensayo ENF).
Modo III.
Ensayos modo mixto (modo I+II).
Ensayos de impacto.
Ensayos de compresión después del impacto.
ENSAYOS DE PANELES SANDWICH:
Propiedades de cortadura en el plano del sandwich (ASTM C273 - 61).
Resistencia a tracción en el plano del sandwich.
Resistencia a tracción en el canto del sandwich.
Resistencia a compresión en el plano del sandwich.
Propiedades a flexión de sandwichs planos.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:
Introducción.
Técnicas de inspección visual.
Ultrasonidos.
Radiografía.
Termografía.
Holografía óptica.
Holografía acústica.
Sistema de fibras ópticas.
Emisión acústica.
Documentación de daños y defectos.
OTROS ENSAYOS:
Fluencia.
Relajación.
Dureza barcol.
Determinación de la pérdida al fuego.
Control de piezas acabadas.
TECNOLOGIAS TEXTILES.
INTRODUCCION:
Las propiedades fuera del plano.
Clasificación de los programas textiles.
Reformas textiles avanzadas.
La geometría estructural de los textiles.
Fabricación del material final a partir de las preformas textiles.
MODELOS:
Modelado macromecánico.
APLICACIONES:
Estructuras de material compuesto 3D en la industria aerospacial.
Estructuras de material compuesto 3D en la industria de la automoción.
Otras aplicaciones.
SISTEMAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL:
Introducción.
REDES NEURONALES ARTIFICIALES:
Las neuronas biológicas.
La neurona artificial.
Elemento de una red neuronal.
Modelo de retropropagación del error.
OPTIMIZACION DE UNA ESTRUCTURA TIPO GRID:
Cálculo óptimo de la estructura emparrillada para el núcleo del suelo.
Predicción de la resistencia residual de materiales compuestos sometidos a impacto.
ALGORITMOS GENETICOS:
Introducción.
Codificación.
Función de idoneidad.
Reproducción.
Convergencia.
Aplicaciones.
Optimización de laminados con algoritmos genéticos.
LOGICA BORROSA:
Introducción.
Teoría de conjuntos borrosos.
Controladores borrosos.
Aplicaciones.
Aplicación de la lógica borrosa al control de la inyección en una máquina RTM.
APLICACIONES.
AERONAUTICA:
Aeronáutica civil.
Aeronáutica militar.
Espacio.
Automóvil. Turismo.
TRANSPORTE TERRESTRE:
Vehículo industrial.
Autobús.
Ferrocarril.
Otros sistemas de transporte.
Marina.
Industria militar.
Energía.
Construcción e ingeniería civil.
Industria del petróleo.
Industria química.
Deporte.
Electrónica.
VARIOS:
Medicina.
Maquinaria agrícola.
Comunicaciones.
Piscinas.
OTROS SISTEMAS DE MATERIALES COMPUESTOS:
Introducción.
MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ METALICA:
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras continuas de boro.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras continuas de carburo de silicio.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras continuas de grafito.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras continuas de óxido de aluminio.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras de tungsteno.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras cortas de silicio.
Materiales compuestos de matriz metálica reforzados con whiskers.
Materiales compuestos de matriz metálica con fibras cortas cerámicas.
Nuevos desarrollos de materiales compuestos de matriz metálica de aluminio.
MATERIALES COMPUESTOS CARBON - CARBON:
Materiales compuestos de matriz de carbono con fibras continuas de carbono.
Materiales compuestos de matriz de carbono con refuerzos multidireccionales de carbono.
Materiales compuestos de matriz de carbono resistentes a la oxidación.
Materiales compuestos estructurales de matriz de carbono.
MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CERAMICA:
Materiales compuestos de matriz cerámica estructurales.
Materiales compuestos de matriz cerámica con refuerzos multidireccionales.
Materiales compuestos de matriz cerámica reforzados con whiskers.
MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ CEMENTITICA:
Refuerzos utilizados en materiales compuestos de matriz cementítica.
El hormigón reforzado con fibra de vidrio AR en fachadas y exteriores.
Materiales compuestos de matriz cementítica en paneles interiores . El yeso reforzado con fibra de vidrio.
Materiales compuestos de matriz cementítica como elementos estructurales.
Materiales compuestos de matriz cementítica en la restauración.
MATERIALES COMPUESTOS ACTIVOS:
Introducción.
Sensores inteligentes.
Los fluidos electro - reológicos.
Materiales con memoria.