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Título : Evaluación de las propiedades mecánicas del material bio-compuesto de epoxi y fibra de bambú, como posible aplicación en parachoques de automóviles.
Autor : Morejón Uchubanda, Henry Geomat
Director(es): Abarca Pérez, Edison Patricio
Tribunal (Tesis): Pérez Rojas, José Luis
López Ortiz, Santiago Alejandro
Palabras claves : BIO-COMPUESTOS;PARCHOQUES;BAMBÚ;PROPIEDADES MECÁNICAS;EPOXI;ESTRATIFICACIÓN
Fecha de publicación : may-2024
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Morejón Uchubanda, Henry Geomat. (2024). Evaluación de las propiedades mecánicas del material bio-compuesto de epoxi y fibra de bambú, como posible aplicación en parachoques de automóviles. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTIPEC;20T01880
Abstract : The research aimed to evaluate the mechanical properties of a bamboo fiber-reinforced epoxy matrix bio-composite material as an environmentally friendly alternative for manufacturing automotive front bumpers, to meet the expected strength and energy absorption levels in this application. The methodology used consisted of manufacturing bio-composite specimens following ASTM standards, varying the bamboo fiber content by 25%, 30%, and 40% with longitudinal and bidirectional orientations, for their mechanical characterization and the optimal formulation in volume fraction of epoxy matrix and natural bamboo reinforcement, with 70% epoxy resin and 30% bamboo fiber being the combination with high flexural strength. Standardized tensile, bending, and impact tests were conducted for quantitative analysis. Furthermore, finite element simulations of the bumper model were executed to anticipate stress and deformation distributions for low-speed impacts. Additionally, a prototype bumper was fabricated using bio-composite material through manual layering to test its compliance with the Federal Motor Vehicle Safety Standard 581 for automotive bumpers. The test results and simulations confirmed the validity of the new bio-composite material as a viable alternative to achieve the required strength and energy absorption levels in automotive bumper applications. This also emphasizes increased sustainability by using organic fibers over traditional synthetic reinforcements. It is advisable to carefully select bamboo fibers based on their diameter, with most having the same value to ensure high impact resistance. Additionally, conducting a comparative analysis against regulatory requirements and technical specifications of automotive bumpers is recommended to validate the feasibility of implementation at the industrial level.
Resumen : La investigación tuvo como objetivo evaluar las propiedades mecánicas de un material bio-compuesto de matriz epoxi reforzado con fibra de bambú, como una alternativa ecológica para la fabricación de parachoques frontales automotrices, con el fin de satisfacer los niveles esperados de resistencia y absorción de energía en esta aplicación. La metodología empleada consistió en fabricar probetas de material bio-compuesto siguiendo estándares de normas ASTM, variando el contenido de fibra de bambú en 25%, 30% y 40% con orientaciones longitudinales y bidireccionales, para su caracterización mecánica y la formulación óptima en fracción de volumen de matriz epoxi y refuerzo natural de bambú, siendo 70% resina epoxi y 30% fibra de bambú la combinación con una alta resistencia a la flexión. Se realizaron ensayos normalizados de tracción, flexión e impacto para el análisis cuantitativo. Adicionalmente, se llevaron a cabo simulaciones por elementos finitos del modelo de parachoques para predecir distribuciones de esfuerzos y deformaciones ante impactos a baja velocidad. Así mismo, se fabricó un prototipo de parachoques con el material bio-compuesto mediante estratificación manual para ensayarlo bajo los requerimientos de la norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados 581 para parachoques automotrices. Los resultados de los ensayos y simulaciones demostraron la validez del nuevo material bio-compuesto como alternativa para satisfacer los niveles esperados de resistencia y absorción de energía en la aplicación de parachoques automotrices, destacando una mayor sostenibilidad al utilizar fibras orgánicas en lugar de refuerzos sintéticos tradicionales. Se recomienda realizar un escogimiento adecuado de las fibras de bambú en relación a su diámetro, en su mayoría deben tener el mismo valor con el fin de tener una alta resistencia a los impactos. Además, se sugiere llevar a cabo un análisis comparativo frente a requisitos normativos y especificaciones técnicas de parachoques automotrices para validar la factibilidad de implementación a nivel industrial.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/22589
Aparece en las colecciones: Maestrias: Modalidad Proyectos de Investigación y Desarrollo

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