Optimización bajo metodología de superficie de respuesta (MSR) del material compuesto de matriz epoxi reforzado con fibra de chambira (astrocaryum) y su incidencia en las propiedades mecánicas
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Date
2021-09
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The experimental research is focused on the mechanical characterization of the epoxy
resin composite reinforced with chambira fiber. In the experimental work, the analysis of
the mechanical properties of the new composite material was carried out, which was
molded by vacuum stratification and later cured at different temperatures, in addition,
subjected to CO2 laser cutting.
The research raises the analysis of the response surface methodology directed to the BoxBehnken design which establishes three input factors with three levels for each factor:
fiber orientation OC1 -45.0, 45 degrees, OC2 -45, 0.45 degree and curing temperature of
60, 90, 120 degrees centigrade. The design suggests a specific number of treatments for
the destructive test of the specimens, data that will be validated by fulfilling the parametric
assumptions.
From the analysis of variance (ANOVA), the adequacy of the model for each mechanical
property was corroborated, emphasizing the significant effects and their incidence on the
mechanical properties, to complement the analysis, the optimization of each treatment is
carried out through the desirability function. The results reveal that the optimal
configuration of the composite material where the mechanical properties are used is by
combining the OC1 of -35.9 degree; the OC2 of 45 degree and a temperature of 60 degree
centigrade, predicted values of desirability with a value of 0.5871, it is also understood
that the model explains 96.6 percent of the variability of the properties.
Description
La investigación experimental está enfocado a la caracterización mecánica del composite
de resina epóxica reforzada con fibra de chambira. En el trabajo experimental se ejecutó
el análisis de las propiedades mecánicas del nuevo material compuesto mismo que fue
moldeado mediante estratificación al vacío y posteriormente curado a diferentes
temperaturas, además, sometido a corte laser CO2.
La investigación plantea el análisis de la metodología de superficie de respuesta
direccionado al diseño de Box-Behnken el cual establece tres factores de entrada con tres
niveles para cada factor: orientación de la fibra OC1 -45,0, 45 grados, OC2 -45, 0, 45
grados y Temperatura de curado de 60, 90, 120 grados centígrados. El diseño sugiere un
número específico de tratamientos para el ensayo destructivo de las probetas, datos que
serán validados mediante el cumplimiento de los supuestos paramétricos.
A partir del análisis de varianza (ANOVA) se corroboró la adecuación del modelo para
cada propiedad mecánica enfatizando los efectos significativos y su incidencia en las
propiedades mecánicas, para complementar el análisis se ejecuta la optimización de cada
tratamiento a través de la función de la deseabilidad. Los resultados revelan que la
configuración óptima del material compuesto donde se aprovechan las propiedades
mecánicas es al combinar la OC1 de -35,9 grados; la OC2 de 45 grados y una temperatura
de 60 grados centígrados, valores predichos de la deseabilidad con un valor de 0,5871,
además se entiende que el modelo explica el 96,6 por ciento de la variabilidad de las
propiedades.
Keywords
BOX-BEHNKEN, OPTIMIZACIÓN DE MATERIALES, MSR, FIBRA DE CHAMBIRA, ASTROCARYUM, PROPIEDADES MECÁNICAS, DESEABILIDAD