Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 6 (4): e322. Octubre-Diciembre. 2023. https://doi.org/10.37636/recit.v6n4e322
1 ISSN: 2594-1925
Artículo de investigación
Evaluación de la resistencia/peso en una viga de material
compuesto híbrido con fibras de algodón/vidrio
Strength-to-weight ratio assessment of a cotton-glass fibers hybrid
composite beam
Manuel Secundino Delgado , Dariana Ayli Sebastián Cruz , Marcela Muñoz Martínez ,
Evelyn Estrada Ramírez , Erik Daniel Mauricio Jiménez , Enrique Alcudia Zacarias , Juan
Antonio Paz González , Mauricio Leonel Paz González , Juan Antonio Ruíz Ochoa
Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Baja California, Blvd Universitario 1000, Unidad Valle de Las
Palmas, 22260 Tijuana, Baja California, México
Autor de correspondencia: Enrique Alcudia Zacarias, Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Universidad Autónoma de Baja
California, Blvd Universitario 1000, Unidad Valle de Las Palmas, 22260 Tijuana, Baja California, México. Correo electrónico:
ealcudia@uabc.edu.mx. ORCID: 0000-0001-6206-573X.
Enviado: 23 de Agosto del 2023 Aceptado: 21 de Octubre del 2023 Publicado: 22 de Noviembre 2023
Resumen. – En este trabajo se presenta resultados sobre la evaluación de la resistencia/peso en una viga
tipo I de material compuesto híbrido con fibras de algodón/vidrio (64% fibras de algodón y 36% fibras
de vidrio). Se realizaron simulaciones numéricas a flexión a través del programa ANSYS y una prueba
experimental a flexión en la máquina de ensayos Shimadzu AG-Xplus 100kN. Los resultados mostraron
que es posible obtener una geometría optimizada dentro de la viga a través de la remoción estratégica de
zonas de material sin comprometer la integridad estructural. Además, la prueba experimental a flexión
en la viga de material compuesto mostró un valor superior en la relación de resistencia/peso (44) en
comparación con la viga optimizada de aluminio 6061-T6 (39.65); este comportamiento se atribuye a que
los materiales compuestos reforzados con fibras son generalmente menos densos en comparación con los
metales, y a la distribución de las fibras de algodón y vidrio dentro de la viga.
Palabras clave: Material compuesto híbrido; Viga tipo I; Ensayo a flexión; Simulación numérica.
Abstract. – In this work, the strength-to-weight ratio on I-beam of a cotton-glass fibers hybrid composite
(64% cotton fibers and 36% glass fibers) was assessed. Numerical simulations were carried out under
flexural loads and a flexural test were carried out using a Shimadzu AG-X plus 100kN testing machine.
The results showed that it is possible to obtain an optimized geometry within the beam through the
strategic removal of material zones without compromising the structural integrity. Furthermore, the
flexural test on the composite beam showed a higher value in the strength/weight ratio (44) compared to
the optimized 6061-T6 aluminum beam (39.65); this behavior can be explained because fiber-reinforced
composites are generally less dense compared to metals, and to the distribution of cotton and glass fibers
within the beam.
Keywords: Hybrid composite material; I-beam; Flexural test; Numerical Simulation.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
2 ISSN: 2594-1925
1. Introducción
Actualmente, los materiales compuestos tienen
un amplio crecimiento en diferentes industrias,
tales como, automotriz, aeroespacial, marítimo y
energías eólicas. Este comportamiento se debe
principalmente a que los materiales compuestos
tienen la ventaja de obtener componentes
estructurales con alta durabilidad, buena
resistencia a fatiga y excelente relación
resistencia/peso [1–6]. Sin embargo, los
materiales compuestos presentan las desventajas
de una baja resistencia a impacto, problemas
sobre delaminación, bajas propiedades
mecánicas transversales, y baja interfaz fibra-
matriz [7, 8].
Un enfoque que permite disminuir estas
desventajas es la hibridación, el cual consiste en
la combinación de dos o más fibras dentro del
laminado. Los resultados sobre la hibridación en
materiales compuestos han demostrado un mejor
desempeño ante impacto, alta rigidez y
resistencia, alta tenacidad a la fractura, y
reducción la relación peso/costo [9–13].
La hibridación se puede realizar entre fibras
sintéticas y fibras naturales. Una de las
combinaciones entre fibras sintéticas con mayor
aplicación es la combinación entre fibras de
vidrio y carbono, la cual permite obtener un
material compuesto con un desempeño mecánico
superior en comparación con la fibra de vidrio y
con mejor relación resistencia/peso [14–17].
Al día de hoy, el enfoque del cuidado del medio
ambiente ha permitido el crecimiento de las
fibras naturales en aplicaciones estructurales, ya
que estas fibras tienen la ventaja de baja
densidad, alta resistencia, bajo costo de
producción y ser biodegradables [18–21].
Investigaciones recientes han demostrado que la
hibridación entre fibras sintéticas y/o naturales
permite mejoras en el desempeño a tensión y
flexión del material compuesto [22–27].
Kureemun et al. [28] demostraron que diferentes
secuencias de apilado entre fibras de lino y
carbono, razón de hibridación del 8%, permiten
un aumento en la resistencia a tensión del 50%.
Chen et al. [29] estudiaron laminados híbridos de
fibras de carbono/vidrio/basalto y obtuvieron una
mejora en el módulo a flexión al colocar capas de
fibras de carbono en los lados de tensión y
compresión. Además, obtuvieron una mayor
resistencia a flexión colocando fibras basalto y
vidrio en una secuencia de apilado tipo sándwich
con una relación híbrida del 50%. Wang et al.
[30] demostraron en un laminado de fibras
vidrio/lino un aumento de 3.22 veces en la
resistencia a flexión en comparación con un
laminado de fibras de lino.
En la construcción de estructuras a través de
elementos de acero se tiene un grave problema
por los efectos de la corrosión, ya que este
fenómeno afecta el comportamiento estructural y
reduce la vida de servicio de las estructuras. Por
lo tanto, en la búsqueda de nuevas alternativas la
utilización de materiales compuestos reforzados
con fibras resulta ser un buen candidato, ya que
tienen una alta resistencia a la corrosión y altas
propiedades mecánicas [31]. Por ejemplo, en los
últimos 20 años se han construido puentes
alrededor del mundo a través de materiales
compuestos reforzados con fibras, ya sea que
estos materiales fueron utilizados para la
construcción parcial o total de todos los
elementos que conforman a los puentes [32–36].
Un elemento mayormente utilizado para la
construcción de estructuras es la viga tipo I. En
la actualidad, se ha estudiado la influencia de las
fibras en la fabricación parcial o total de este
elemento estructural, los resultados han mostrado
que la resistencia y rigidez aumentan ante la
presencia de las fibras [37–40].
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
3 ISSN: 2594-1925
En el presente trabajo se evaluó la relación
resistencia/peso de una viga estructural tipo I de
material compuesto híbrido de fibras de
algodón/vidrio. Por lo cual, se realizaron
simulaciones numéricas y una prueba
experimental a flexión de una viga fabricada de
material compuesto.
2. Metodología
Primero, a partir de una geometría inicial de la
viga tipo I se realizaron simulaciones numéricas
de una prueba a flexión para determinar la
geometría optimizada que permitió obtener la
mejor relación resistencia/peso en la viga.
Posteriormente, con esta geometría optimizada
se construyó una viga de material compuesto
híbrido con fibras de algodón/vidrio. Finalmente,
con esta viga se realizó una prueba experimental
a flexión para obtener la relación
resistencia/peso, a través del registro de la carga
máxima a flexión comparado con el peso final de
la viga construida.
2.1 Simulación numérica
2.1.1 Viga inicial
En la Figura 1 se muestran las dimensiones
iniciales del perfil de la viga tipo I. Con respecto
a la longitud de la viga, se tiene un tamaño de
304.80 mm.
Figura 1. Geometría inicial del perfil de la viga tipo I (dimensiones en mm).
Posteriormente, se realizó el dibujo en sólido a
través del programa SolidWorks, en la Figura 2 se muestra la versión 3D de la viga con las
dimensiones iniciales.
Figura 2. Dibujo en sólido de la viga tipo I con las dimensiones iniciales.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
4 ISSN: 2594-1925
Las simulaciones numéricas se realizaron a
través del programa ANSYS. En la Figura 3 se
muestra la configuración de la simulación en la
viga tipo I. La prueba a flexión es del tipo tres
puntos, en la parte inferior se encuentran dos
soportes en forma de rodillos con un diámetro de
30mm y la distancia entre soportes es de 290mm.
Con respecto a la aplicación de la carga, se
realizó en la parte superior de la viga a través una
nariz con diámetro de 5mm y ubicado en el
centro de la viga.
Figura 3. Configuración de la simulación a flexión en la viga tipo I.
2.1.2 Viga optimizada
El proceso de optimización de la viga inicial se
realiza con el objetivo de mejorar la relación
resistencia/peso. Una manera de lograr este
objetivo es disminuir el peso de la viga sin
comprometer la capacidad de resistencia de la
viga. Por lo tanto, en la viga inicial, descrito en
la sección anterior, se realizaron simulaciones
numéricas sobre la distribución del factor de
seguridad, él cual permite comprender la
distribución de los esfuerzos y la carga dentro de
la viga. Posteriormente, con esta información es
posible conocer en que zonas de la viga no se
encuentra presente la carga aplicada y así poder
retirar material en esas zonas.
2.2 Manufactura
Después de obtener la geometría de la viga
optimizada, se realizó la manufactura de la viga
utilizando material compuesto híbrido con fibras
de algodón/vidrio. El proceso de manufactura fue
por aplicación manual de resina sobre las fibras y
un molde conformado de cuatro perfiles de acero
ASTM A36. La tela de fibra de vidrio
seleccionada es un tejido bidireccional con una
densidad superficial de 80 g/m2. Por otro lado, la
tela de algodón es un tejido bidireccional con una
densidad superficial de 60 g/m2. Con respecto a
la cantidad de capas y la secuencia de apilado, en
la Figura 4 se muestra la distribución de las
fibras en la viga de material compuesto. En la
base inferior y superior se distribuyeron 20 capas
de fibras, 8 son capas de fibras de vidrio y 12 son
capas de fibras de algodón. Por otro lado, en el
lateral izquierdo y derecho se distribuyeron 24
capas de fibras, 8 son capas de fibras de vidrio y
12 son capas de fibras de algodón. Por lo tanto,
el porcentaje de fibras de vidrio son del 36% y un
64% son fibras de algodón dentro de la viga de
material compuesto.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
5 ISSN: 2594-1925
Figura 4. Cantidad de capas de fibras y secuencia de apilado en la viga de material compuesto.
2.3 Prueba experimental
Finalmente, se realizó un ensayo a flexión de tres
puntos con la viga fabricada de material
compuesto híbrido con fibras de algodón/vidrio.
El ensayo a flexión consiste en la aplicación de
una carga central en la parte superior de la viga,
la cual es introduce a través de un elemento tipo
nariz.
Este elemento se desplaza hacia abajo y durante
su recorrido se registran los valores de fuerza y
desplazamiento a través de la máquina de
ensayos. Se utilizó la máquina de ensayos
universales Shimadzu AG-X plus 100 kN a una
velocidad de prueba de 5 mm/min. La nariz de
carga tiene un diámetro de 5mm y los soportes un
diámetro de 30mm. La distancia entre soportes es
de 290 mm. Por lo cual, la relación entre la
distancia de los soportes y la altura de la viga es
5.8.
3. Resultados y discusión
3.1 Simulación con geometría inicial
La primera simulación se realizó en una viga tipo
I con la geometría inicial descrita en la sección
2.1.1. El material que se utilizó para la viga fue
aluminio 6061-T6. La masa de la viga con la
geometría inicial fue de 734.60 gramos. El
tamaño de los rodillos soportes, la punta nariz, y
la distancia entre soportes se encuentran
descritos en la sección 2.1.1. La malla se
construyó con 356,453 elementos con un tamaño
de 1 mm, ver Figura 5.
En la Figura 6 se muestran los resultados del
análisis del factor de seguridad en la viga tipo I
con la geometría inicial. El factor de seguridad de
la viga fue de 0.992 ubicada en la zona de nariz
de carga y con una fuerza aplicada en el centro
de 24,000 N. Estos valores indican que la viga de
aluminio falla en la zona de la nariz de carga a
ese nivel de fuerza máxima.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
6 ISSN: 2594-1925
Figura 5. Mallado de la viga tipo I y los elementos de la prueba de flexión.
Figura 6. Resultados del factor de seguridad en la viga tipo I con geometría inicial.
Los resultados del factor de seguridad en la
Figura 6 también permiten comprender la
distribución de los esfuerzos y la carga dentro de
la viga. Las zonas azules (factor de seguridad
entre 10 y 15) indican que los esfuerzos presentes
en esas zonas son muy pequeños, por lo cual, esas
zonas de la viga se encuentran muy alejadas del
nivel de falla del material. Las zonas color verde
y naranja (factor de seguridad entre 1 y 10)
muestran las zonas en donde se encuentran
mayormente concentrados los esfuerzos. Por lo
tanto, se puede remover material de la viga
(zonas azules) en búsqueda de reducir el peso
final de la viga y mantener la resistencia a flexión
de la viga. Este procedimiento se muestra en la
Figura 7, se puede observar que se puede obtener
una geometría optimizada de la viga tipo I, esta
nueva geometría permitirá mejorar la relación
resistencia/peso.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
7 ISSN: 2594-1925
Figura 7. Remoción de material y base para obtener la geometría optimizada de la viga.
3.2 Simulación con geometría optimizada
La geometría optimizada para la viga tipo I se
muestra en la Figura 8. Esta nueva geometría se
obtuvo en función de los siguientes factores: a)
Eliminar zonas de material en donde la
distribución de la carga aplicada no se encuentra
presente, esto se obtiene a través de observar la
distribución de esfuerzos y el factor de seguridad,
mostrado en la sección 3.1; b) Mantener la
geometría del perfil I mostrado en la sección
2.1.1, con la diferencia de cambiar la forma de la
viga en su longitud, por lo cual, en la nueva
geometría se retiró material de los extremos y en
la parte superior de la viga; c) Fácil manufactura
y proceso de recortado de la viga para obtener la
geometría optimizada.
Figura 8. Geometría optimizada para la viga tipo I (Dimensiones en mm)
La segunda simulación se realizó con la
geometría optimizada. El material que se utilizó
para la viga fue aluminio 6061-T6. La masa de la
viga con la geometría optimizada fue de 605.29
gramos. El tamaño de los rodillos soportes, la
punta nariz, y la distancia entre soportes se
encuentran descritos en la sección 2.1. La malla
se construyó con 195,929 elementos con un
tamaño de 1mm, ver Figura 9
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
8 ISSN: 2594-1925
Figura 9. Mallado de la viga con la geometría optimizada.
En la Figura 10 se muestran los resultados del
análisis del factor de seguridad en la viga tipo I
con la geometría optimizada. El factor de
seguridad de la viga fue de 0.998 ubicada en la
zona de nariz de carga y con una fuerza aplicada
en el centro de 24,000 N. Estos valores al ser
comparados con los resultados de la viga con
geometría inicial (sección 3.1) indican que la
nueva geometría optimizada permite una
reducción del peso en la viga y permite conservar
la integridad en su capacidad de soportar fuerzas
a flexión. Por lo cual, se cumplió el objetivo de
la optimización descrito en la sección 2.1.2.
Figura 10. Resultados del factor de seguridad en la viga tipo I con geometría optimizada.
3.3 Manufactura
Después de obtener la geometría optimizada de
la viga se procedió a fabricar la viga de material
compuesto híbrido con fibras de algodón/vidrio.
Estos materiales se describen en la sección 2.2.
El proceso de manufactura de la viga fue por
aplicación manual de resina sobre las fibras y un
molde. Primero, se construyó un molde con
cuatro perfiles de acero ASTM A36, en la Figura
11 se muestra una fotografía. La sujeción de los
perfiles de acero se realizó a través de tornillos,
los cuales permiten una presión constante, y así
obtener un espesor uniforme sobre toda la viga a
construir.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
9 ISSN: 2594-1925
Figura 11. Molde con perfiles de acero ASTM A36 para la construcción de la viga.
Posteriormente, a cada pieza del molde se le
colocó cera desmoldante y papel cera, en la
Figura 12 se muestra una fotografía. Estos
materiales permiten que la fibra y la resina no se
adhieran en el molde, y así poder retirar la pieza
construida. Con respecto al acomodo de las capas
de fibras de vidrio y algodón, la secuencia de
apilado se realizó en función a lo descrito en la
sección 2.2. En la Figura 13 se muestra el proceso
de apilado de las fibras y la aplicación de la resina
entre cada capa. Después, en la Figura 14 se
muestra el proceso de cerrado del molde y la
aplicación de la presión uniforme, a través de la
colocación de los tornillos y tuercas. La duración
del molde cerrado fue de 24 horas, ya que es el
tiempo que curado de la resina. Por último, se
retira la viga de material compuesto del molde y
se procede a recortar la pieza en función de las
dimensiones de la geometría optimizada (sección
3.2), en la Figura 15 se muestra una fotografía.
En la Figura 16 se muestra la viga de material
compuesto con fibras de algodón/vidrio en su
estado final, la cual tiene la geometría optimizada
descrita en la sección 3.2. El pesaje final de la
viga de material compuesto con la geometría
optimizada fue de 280.91 gramos, la cual se
realizó a través de una báscula digital.
Figura 12. Piezas del molde con cera desmoldante y papel encerado.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
10 ISSN: 2594-1925
Figura 13. Apilado de las capas de fibras sobre el molde.
Figura 14. Proceso de cerrado del molde y presión uniforme.
Figura 15. Extracción de la viga del molde y recortado de la pieza.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
11 ISSN: 2594-1925
Figura 16. Viga de material compuesto con la geometría optimizada
3.4 Ensayo a flexión
La configuración del ensayo a flexión se
encuentra descrito en la sección 2.3. En la Figura
17 se muestra el proceso de colocación de la viga
de material compuesto en la máquina de ensayo.
Después de terminada la prueba de flexión, se
obtiene la gráfica fuerza-desplazamiento en el
material compuesto híbrido, ver Figura 18. Los
resultados muestran que la viga de material
compuesto soporta una fuerza máxima de 12,362
N con un desplazamiento vertical de la viga de
7.8 mm. Estos valores indican la capacidad de
carga de la viga de material compuesto hasta su
punto de falla.
Figura 17. Colocación de la viga de material compuesto en la máquina de ensayos.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
12 ISSN: 2594-1925
Figura 18. Gráfica fuerza – desplazamiento de la prueba de flexión en el material compuesto híbrido reforzado con fibras
algodón/vidrio.
3.5 Relación resistencia/peso
La relación resistencia/peso se obtiene de dividir
la capacidad de carga máxima del elemento
estructural entre su peso final. En la
Tabla 1 se muestra la relación resistencia/peso de
la viga tipo I en función de diferentes tipos de
materiales y geometrías, los datos se obtuvieron
del análisis de resultados de la sección 3. Las
simulaciones numéricas con el aluminio 6061-T6
permitieron obtener una mejora en la relación
resistencia/peso en la viga tipo I de 32.67 a 39.65.
Este comportamiento se obtuvo al cambiar la
geometría inicial en la viga por una geometría
optimizada. Por lo cual, los resultados
demuestran que es posible reducir el peso de un
elemento estructural sin disminuir la capacidad
de resistencia a flexión del elemento.
A partir de la geometría optimizada se construyó
una viga de material compuesto híbrido de fibras
de algodón/vidrio (64% fibras de algodón y 36%
fibras de vidrio). Los resultados mostraron que se
alcanzó una relación de resistencia/peso de 44.
Este valor es superior en comparación con la viga
de geometría optimizada de aluminio 6061-T6
con un valor de 39.65. Este comportamiento se
debe a que los materiales compuestos reforzados
con fibras son generalmente menos densos en
comparación con los metales, y a la distribución
de las fibras de algodón y vidrio dentro de la viga.
La importancia de este alto valor en relación de
resistencia/peso de la viga de material compuesto
reside en los beneficios de trabajar con elementos
estructurares ligeros y resistentes. Por ejemplo,
en la industria del transporte es una gran ventaja
tener estructuras que sean ligeras y resistentes, ya
que la cantidad de combustible para mover una
estructura ligera es mucho menor en
comparación con una estructura pesada, por lo
tanto, los costos económicos serán menores. Por
lo tanto, los materiales compuestos tienen un alto
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
13 ISSN: 2594-1925
potencial en el sector automotriz, energético,
aeronáutico y aeroespacial.
Tabla 1. Relación resistencia/peso de la viga tipo I en función de diferentes tipos de materiales y geometrías.
Material
Geometría
Peso
(gr)
Fuerza máx.
(N)
Relación
Resistencia/peso
Aluminio 6061-T6
Inicial
734.60
24,000
32.67
Optimizada
605.29
24,000
39.65
Compuesto de fibras
algodón/vidrio
Optimizada
280.91
12,362
44.00
4. Conclusiones
La viga tipo I de material compuesto híbrido con
fibras de algodón/vidrio (64% fibras de algodón
y 36% fibras de vidrio) se evaluó mecánicamente
a través de una prueba de flexión, con el
propósito de determinar el nivel de relación
resistencia/peso que se puede obtener a través de
una geometría optimizada. Los resultados
mostraron lo siguiente:
a) En la viga tipo I, las simulaciones numéricas
mostraron que la geometría optimizada obtuvo
un aumento en el valor de relación
resistencia/peso de 39.65 en comparación con la
geometría inicial con un valor de 32.67. Este
aumento en la capacidad de resistencia y ligereza
se debe a la eliminación de zonas de material
dentro del elemento estructural. Esta remoción de
material se realizó de manera estratégica en
zonas dentro de la viga donde los esfuerzos eran
muy pequeños y su remoción no comprometía la
integridad estructural.
b) Después de obtener la geometría optimizada,
se fabricó una viga tipo I de material compuesto
híbrido de fibras algodón/vidrio, y con un peso
final de 280.91 gramos. Posteriormente, se
realizó un ensayo a flexión sobre la viga de
material compuesto y se obtuvo una capacidad de
carga máxima de 12,362 N. Por lo cual, se obtuvo
una relación de resistencia/peso de 44.
c) En la viga tipo I de material compuesto
híbrido de fibras algodón/vidrio, se obtuvo un
valor superior en la relación de resistencia/peso
en comparación con la viga optimizada de
aluminio 6061-T6. Este comportamiento se
atribuye a que los materiales compuestos
reforzados con fibras son generalmente menos
densos en comparación con los metales, y a la
distribución de las fibras de algodón y vidrio
dentro de la viga.
d) La importancia de un alto valor en relación de
resistencia/peso que se obtiene al trabajar con
materiales compuestos permite obtener
elementos estructurales ligeros y resistentes. Por
lo tanto, los materiales compuestos tienen un alto
potencial en el sector automotriz, energético,
aeronáutico y aeroespacial.
5. Reconocimiento de autoría
Manuel Secundino Delgado: Investigación;
Metodología; Análisis. Dariana Ayli Sebastián
Cruz: Investigación; Metodología; Análisis.
Marcela Muñoz Martínez: Investigación;
Metodología; Análisis. Evelyn Estrada
Ramírez: Investigación; Metodología; Análisis.
Erik Daniel Mauricio Jiménez: Investigación;
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
14 ISSN: 2594-1925
Metodología; Análisis. Enrique Alcudia
Zacarias: Conceptualización; Metodología;
Investigación; Análisis; Escritura. Juan Antonio
Paz González: Investigación; Análisis;
Escritura. Mauricio Leonel Paz
González: Investigación; Análisis. Juan Antonio
Ruíz Ochoa: Investigación; Análisis.
Referencias
[1] M. Das, S. Sahu, and D. R. Parhi, "Composite
materials and their damage detection using AI
techniques for aerospace application: A brief
review," Mater Today Proc, vol. 44, pp. 955-960,
Jan. 2021,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.005
[2] U. Fasel, D. Keidel, L. Baumann, G.
Cavolina, M. Eichenhofer, and P. Ermanni,
"Composite additive manufacturing of morphing
aerospace structures," Manuf Lett, vol. 23, pp.
85-88, Jan. 2020,
https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2019.12.004
[3] A. Tiwary, R. Kumar, and J. S. Chohan, "A
review on characteristics of composite and
advanced materials used for aerospace
applications," Mater Today Proc, vol. 51, pp.
865-870, Jan. 2022,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.06.276
[4] S. M. Shohel, S. Sen Gupta, and S. H. Riyad,
"Weight optimization and finite element analysis
of automobile leaf spring: A design construction
referred to electric vehicle," IOP Conf Ser Mater
Sci Eng, vol. 1259, no. 1, p. 012024, Oct. 2022,
https://doi.org/10.1088/1757-
899X/1259/1/012024
[5] F. Rubino, A. Nisticò, F. Tucci, and P.
Carlone, "Marine Application of Fiber
Reinforced Composites: A Review," Journal of
Marine Science and Engineering 2020, Vol. 8,
Page 26, vol. 8, no. 1, p. 26, Jan. 2020,
https://doi.org/10.3390/jmse8010026
[6] S. S. P. Reddy, R. Suresh, M. B.
Hanamantraygouda, and B. P. Shivakumar, "Use
of composite materials and hybrid composites in
wind turbine blades," Mater Today Proc, vol. 46,
pp. 2827-2830, Jan. 2021,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.745
[7] S. Kannivel, H. Subramanian, V. Arumugam,
and H. N. Dhakal, "Low-Velocity Impact
Induced Damage Evaluation and Its Influence on
the Residual Flexural Behavior of Glass/Epoxy
Laminates Hybridized with Glass Fillers,"
Journal of Composites Science 2020, Vol. 4,
Page 99, vol. 4, no. 3, p. 99, Jul. 2020,
https://doi.org/10.3390/jcs4030099
[8] A. A. Xavier da Silva, Í. J. de Araújo Silva,
A. C. M. Miranda, A. Manes, and S. C. Amico,
"Influence of hybridization on the mechanical
and dynamic mechanical properties of
aramid/S2-glass hybrid laminates," Mater Today
Commun, vol. 32, p. 104021, Aug. 2022,
https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.104021
[9] M. Wang, Z. Pan, Z. Wu, and Z. Ying, "Effect
of carbon/Kevlar asymmetric hybridization ratio
on the low-velocity impact response of plain-
woven laminates," Compos Struct, vol. 276, p.
114574, Nov. 2021,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.11457
4
[10] U. Szeluga, B. Kumanek, and B. Trzebicka,
"Synergy in hybrid polymer/nanocarbon
composites. A review," Compos Part A Appl Sci
Manuf, vol. 73, pp. 204-231, Jun. 2015,
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.02.0
21
[11] S. N. A. Safri, M. T. H. Sultan, M. Jawaid,
and K. Jayakrishna, "Impact behaviour of hybrid
composites for structural applications: A
review," Compos B Eng, vol. 133, pp. 112-121,
Jan. 2018,
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
15 ISSN: 2594-1925
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.0
08
[12] A. Wagih, T. A. Sebaey, A. Yudhanto, and
G. Lubineau, "Post-impact flexural behavior of
carbon-aramid/epoxy hybrid composites,"
Compos Struct, vol. 239, p. 112022, May 2020,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.11202
2
[13] S. N. A. Safri, M. T. H. Sultan, M. Jawaid,
and K. Jayakrishna, "Impact behaviour of hybrid
composites for structural applications: A
review," Compos B Eng, vol. 133, pp. 112-121,
Jan. 2018,
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.0
08
[14] M. Kalantari, C. Dong, and I. J. Davies,
"Multi-objective robust optimisation of
unidirectional carbon/glass fibre reinforced
hybrid composites under flexural loading,"
Compos Struct, vol. 138, pp. 264-275, Mar.
2016,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.11.03
4
[15] G. Czél, M. Jalalvand, and M. R. Wisnom,
"Design and characterisation of advanced
pseudo-ductile unidirectional thin-ply
carbon/epoxy-glass/epoxy hybrid composites,"
Compos Struct, vol. 143, pp. 362-370, May 2016,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.02.01
0
[16] R. Murugan, R. Ramesh, and K.
Padmanabhan, "Investigation of the mechanical
behavior and vibration characteristics of thin-
walled glass/carbon hybrid composite beams
under a fixed-free boundary condition," vol. 23,
no. 8, pp. 909-916, Aug. 2016,
https://doi.org/10.1080/15376494.2015.1056394
[17] E. Alcudia-Zacarías, A. Abúndez-Pliego, J.
Mayén, J. Colín-Ocampo, A. Blanco-Ortega, and
W. M. Alcocer-Rosado, "Experimental
Assessment of Residual Integrity and Balanced
Mechanical Properties of GFRP/CFRP Hybrid
Laminates under Tensile and Flexural
Conditions," Applied Composite Materials, vol.
27, no. 6, pp. 895-914, Dec. 2020,
https://doi.org/10.1007/s10443-020-09839-x
[18] K. L. Pickering, M. G. A. Efendy, and T. M.
Le, "A review of recent developments in natural
fibre composites and their mechanical
performance," Compos Part A Appl Sci Manuf,
vol. 83, pp. 98-112, Apr. 2016,
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.08.0
38
[19] A. Wang, X. Liu, Q. Yue, and G. Xian,
"Tensile properties hybrid effect of
unidirectional flax/carbon fiber hybrid reinforced
polymer composites," Journal of Materials
Research and Technology, vol. 24, pp. 1373-
1389, May 2023,
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.03.078
[20] S. Saroj, S. Nayak, and D. K. Jesthi, "Effect
of hybridization of carbon/glass/flax/kenaf fibre
composite on flexural and impact properties,"
Mater Today Proc, vol. 49, pp. 502-506, Jan.
2022,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.094
[21] G. Velmurugan, T. Shaafi, M. S.
Bhagavathi, and V. Siva Shankar, "Evaluate the
tensile, flexural and impact strength of hemp and
flax based hybrid composites under cryogenic
environment," Mater Today Proc, vol. 50, pp.
1326-1332, Jan. 2022,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.244
[22] C. Dong, "Flexural properties of symmetric
carbon and glass fibre reinforced hybrid
composite laminates," Composites Part C: Open
Access, vol. 3, p. 100047, Nov. 2020,
https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100047
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
16 ISSN: 2594-1925
[23] A. Wagih, T. A. Sebaey, A. Yudhanto, and
G. Lubineau, "Post-impact flexural behavior of
carbon-aramid/epoxy hybrid composites,"
Compos Struct, vol. 239, p. 112022, May 2020,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.11202
2
[24] H. Jiang, X. Liu, S. Jiang, and Y. Ren,
"Hybrid effects and interactive failure
mechanisms of hybrid fiber composites under
flexural loading: Carbon/Kevlar, carbon/glass,
carbon/glass/Kevlar," Aerosp Sci Technol, vol.
133, p. 108105, Feb. 2023,
https://doi.org/10.1016/j.ast.2023.108105
[25] E. Massarwa, I. Emami Tabrizi, and M.
Yildiz, "Mechanical behavior and failure of
glass/carbon fiber hybrid composites: Multiscale
computational predictions validated by
experiments," Compos Struct, vol. 260, p.
113499, Mar. 2021,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.11349
9
[26] A. Wang, X. Liu, Q. Yue, and G. Xian,
"Tensile properties hybrid effect of
unidirectional flax/carbon fiber hybrid reinforced
polymer composites," Journal of Materials
Research and Technology, vol. 24, pp. 1373-
1389, May 2023,
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.03.078
[27] M. J. Mochane et al., "Recent progress on
natural fiber hybrid composites for advanced
applications: A review," Express Polym Lett,
vol. 13, no. 2, pp. 159-198, Feb. 2019,
https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2019.1
5
[28] U. Kureemun, M. Ravandi, L. Q. N. Tran,
W. S. Teo, T. E. Tay, and H. P. Lee, "Effects of
hybridization and hybrid fibre dispersion on the
mechanical properties of woven flax-carbon
epoxy at low carbon fibre volume fractions,"
Compos B Eng, vol. 134, pp. 28-38, Feb. 2018,
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.0
35
[29] D. Chen, G. Sun, M. Meng, X. Jin, and Q.
Li, "Flexural performance and cost efficiency of
carbon/basalt/glass hybrid FRP composite
laminates," Thin-Walled Structures, vol. 142, pp.
516-531, Sep. 2019,
https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.03.056
[30] H. Wang, L. Yang, and H. Wu, "Study on
mechanical and thermomechanical properties of
flax/glass fiber hybrid-reinforced epoxy
composites," Polym Compos, vol. 42, no. 2, pp.
714-723, Feb. 2021,
https://doi.org/10.1002/pc.25860
[31] X. Zou, H. Lin, P. Feng, Y. Bao, and J.
Wang, "A review on FRP-concrete hybrid
sections for bridge applications," Compos Struct,
vol. 262, p. 113336, Apr. 2021,
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.11333
6
[32] S. Navaratnam, K. Selvaranjan, D.
Jayasooriya, P. Rajeev, and J. Sanjayan,
"Applications of natural and synthetic fiber
reinforced polymer in infrastructure: A
suitability assessment," Journal of Building
Engineering, vol. 66, p. 105835, May 2023,
https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.105835
[33] H. Auman, C. Stratford, and A. Palermo,
"An Overview of Research and Applications of
FRP in New Zealand Reinforced Concrete
Structures”, vol. 30, no. 2, pp. 201-208, Apr.
2020,
https://doi.org/10.1080/10168664.2019.1699491
[34] J. Smits, "Fiber-Reinforced Polymer Bridge
Design in the Netherlands: Architectural
Challenges toward Innovative, Sustainable, and
Durable Bridges," Engineering, vol. 2, no. 4, pp.
518-527, Dec. 2016,
https://doi.org/10.1016/J.ENG.2016.04.004
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e322.
17 ISSN: 2594-1925
[35] G. Hegemier and L. Stewart, "Application
of fiber-reinforced polymers to reinforced
concrete bridges," Innovative Bridge Design
Handbook: Construction, Rehabilitation and
Maintenance, pp. 777-794, Jan. 2016,
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800058-
8.00030-X
[36] J. Smits, "Fiber-Reinforced Polymer Bridge
Design in the Netherlands: Architectural
Challenges toward Innovative, Sustainable, and
Durable Bridges," Engineering, vol. 2, no. 4, pp.
518-527, Dec. 2016,
https://doi.org/10.1016/J.ENG.2016.04.004
[37] L. F. Hussein, F. S. Abbas, A. Al-Balhawi,
A. S. D. AL-Ridha, and H. H. Hussein,
"Investigating the elastic and plastic behavior of
I-steel beams by using carbon fiber laminates,"
Mater Today Proc, vol. 56, pp. 2714-2720, Jan.
2022,
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.396
[38] L. Yan, J. Zhang, and K. Luo, "Numerical
Analysis of Two I-shaped GFRP Composite
Bridge with Corrugated Webs," Advances in
Civil Engineering, vol. 2021, 2021,
https://doi.org/10.1155/2021/8869198
[39] A. Siddika, M. A. Al Mamun, W. Ferdous,
and R. Alyousef, "Performances, challenges and
opportunities in strengthening reinforced
concrete structures by using FRPs - A state-of-
the-art review," Eng Fail Anal, vol. 111, p.
104480, Apr. 2020,
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.10448
0
[40] W. Chen, T. M. Pham, H. Sichembe, L.
Chen, and H. Hao, "Experimental study of
flexural behaviour of RC beams strengthened by
longitudinal and U-shaped basalt FRP sheet,"
Compos B Eng, vol. 134, pp. 114-126, Feb. 2018,
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.0
53
Derechos de Autor (c) 2023 Manuel Secundino Delgado, Dariana Ayli Sebastián Cruz, Marcela Muñoz
Martínez, Evelyn Estrada Ramírez, Erik Daniel Mauricio Jiménez, Enrique Alcudia Zacarias, Juan
Antonio Paz González, Mauricio Leonel Paz González, Juan Antonio Ruíz Ochoa
Este texto está protegido por una licencia Creative Commons 4.0.
Usted es libre para compartir —copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato — y adaptar el documento —
remezclar, transformar y crear a partir del material— para cualquier propósito, incluso para fines comerciales, siempre que
cumpla la condición de:
Atribución: Usted debe dar crédito a la obra original de manera adecuada, proporcionar un enlace a la licencia, e indicar si se
han realizado cambios. Puede hacerlo en cualquier forma razonable, pero no de forma tal que sugiera que tiene el apoyo del
licenciante o lo recibe por el uso que hace de la obra.
Resumen de licencia - Texto completo de la licencia
