Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 7 (1): e343. Enero-Marzo, 2024. https://doi.org/10.37636/recit.v7n1e343
Artículo de revisión
Revisión comparativa de la capacidad de absorción de
energía mecánica de estructuras tubulares compuestas
Comparative review of the mechanical energy absorption capacity
of composite tubular structures
Fernanda De Jesús-Ramírez1, Arturo Abúndez-Pliego1, Enrique Alcudia-Zacarías2, Juan
Antonio Paz González2, Salomón Blanco-Figueroa1
1Tecnológico Nacional de México / Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET). Int.
Internado Palmira, Cuernavaca, Morelos, México. C.P. 62490.
2Universidad Autónoma de Baja California / Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología. Blvd.
Universitario #1000. Unidad Valle de las Palmas. Tijuana, Baja California, México. C.P. 21500
Autor de correspondencia: Fernanda De Jesús-Ramírez, Tecnológico Nacional de México / CENIDET. Int.
Internado Palmira, Cuernavaca, Morelos, México. C.P. 62490. Correo-e: m22ce071@cenidet.tecnm.mx, ORCID:
0009-0004-0189-156X.
Recibido: 26 de Enero del 2024 Aceptado: 5 de Marzo del 2024 Publicado: 19 de Marzo 2024
Resumen. - En esta investigación se presenta el análisis y comparación de los resultados reportados en la literatura
de 1987 al 2023 relacionados con la capacidad de absorción de energía específica de columnas tubulares de
materiales compuestos, los cuales se clasificaron en tres categorías: a) laminados con fibras en orientación de [0,90],
b) laminados con fibras unidireccionales, y 3) laminados con laminados multidireccionales. Se examinó la absorción
de energía específica (SEA) y se realizaron comparaciones entre los estudios. Los resultados exhibieron una amplia
dispersión en los datos, incluso para configuraciones aparentemente similares. Las diferencias se atribuyen a factores
como dimensiones de probetas, materiales utilizados y técnicas de ensayo. Además, se observó la falta de normativas
estandarizadas, lo que dificulta la comparación y la identificación de patrones consistentes. Se concluye que la
implementación de estándares unificados mejoraría la coherencia y comparabilidad de los resultados,
proporcionando una comprensión más profunda de estos materiales en aplicaciones futuras.
Palabras clave: Configuraciones de laminado; Orientación de la fibra; Materiales compuestos; Comparación de
datos; Normativas; Estándares.
Abstract. – In this work, the analysis and comparison of results reported in the literature from 1987 to 2023 related
to the specific energy absorption capacity of tubular columns of composite materials is presented. These materials
were classified into three categories: a) Laminates with fibers in [0,90] orientation, b) Laminates with unidirectional
fibers, and c) Laminates with multidirectional fibers. Specific energy absorption (SEA) was examined, and
comparisons were made among the studies. The results exhibited a wide data scattering, even for quite similar
configurations. Differences are attributed to factors such as specimen dimensions, constituent materials, and testing
techniques. Additionally, a lack of standardized regulations was observed, hindering the comparison and
identification of consistent patterns. It is concluded that the implementation of unified standards would enhance the
coherence and comparability of results, providing a deeper understanding of these materials for future applications.
Keywords: Laminate configurations; Fiber orientation; Composite materials; Data comparison; Regulations;
Standards.
2 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
1. Introducción
En la actualidad, los materiales compuestos se
reconocen como una alternativa a los materiales
convencionales debido a su versatilidad en
diseño y su destacado comportamiento en
términos de propiedades mecánicas. Esta
versatilidad ha permitido una amplia gama de
aplicaciones en diversas industrias [1-8]. Entre
estas aplicaciones se destacan las estructuras
compuestas tubulares debido a su destacada
capacidad de absorción de energía en
comparación con los materiales tradicionales,
especialmente en sectores industriales como la
industria automotriz y aeronáutica [9-12].
Investigaciones previas, tales como las realizadas
por Schmueser et al. [13] y Arias Maya et al.
[14], han demostrado que las estructuras
metálicas absorben la energía a través de una
deformación plástica, mientras que los materiales
compuestos lo hacen mediante un colapso
progresivo, lo que resulta en una absorción de
energía más eficiente. Específicamente, los
compuestos de plástico reforzados con fibras
(FRP, por sus siglas en inglés) han demostrado
una capacidad excepcional de absorción de
energía en comparación con las estructuras
metálicas convencionales [15-18]; sin embargo,
el desempeño de las estructuras de compuestos
para la absorción de energía está influenciada por
una amplia variedad de factores, los cuales
pueden agruparse en varias categorías que
incluyen: a) los tipos de materiales compuestos y
sus propiedades, b) las condiciones de
fabricación, c) la geometría y d) las dimensiones
de los componentes estructurales, así como e) las
condiciones de ensayo [1, 19-23]. Investigadores
tales como Ramakrishna [24] y Carruthers et al.
[25] han identificado diferencias significativas en
el comportamiento y las propiedades mecánicas
de los materiales compuestos, y encontraron que
la disipación de energía durante el colapso
progresivo de las estructuras compuestas no sólo
depende de las propiedades del material, sino
también de factores tales como las fracciones de
volumen de la fibra y la matriz, el orden de
apilamiento [26, 27], la orientación de la fibra
[28, 29], el mecanismo desencadenante de la falla
[9, 23, 30], la forma y geometría [9, 31-33], y en
algunos casos, el modo de falla [21, 34, 35].
Actualmente, las investigaciones se centran en la
caracterización experimental de tubos con fibras
de carbono y vidrio [18, 36-41], las cuales están
enfocadas en evaluar el efecto de la orientación
de las fibras y la secuencia de apilado sobre la
capacidad de absorción de energía. Sin embargo,
la heterogeneidad de las metodologías
experimentales lleva a una alta dispersión de los
resultados, aun cuando éstos se normalicen con
respecto a la masa de las probetas, lo cual impide
una comparación objetiva y complica la
selección de la configuración adecuada de una
estructura de material compuesto, por parte de un
ingeniero de diseño, para alguna aplicación
específica. Además, en el campo de la
investigación, la diversidad de resultados
experimentales para configuraciones similares
impide la identificación de posibles tendencias o
similitudes entre los diferentes estudios en
relación con la capacidad de absorción de
energía.
Por lo tanto, en este estudio se llevó a cabo un
análisis sistemático de resultados experimentales
de la capacidad de absorción de energía de
estructuras tubulares de material compuesto para
tres casos. Inicialmente, se examinaron
laminados con fibras orientadas a [0,90],
considerando distinta cantidad de láminas. Los
resultados exhibieron una alta dispersión sobre la
absorción específica de energía (SEA), incluso
en configuraciones aparentemente similares. En
el segundo caso, se analizaron laminados
unidireccionales. Los resultados demostraron la
3 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
sensibilidad de la absorción específica de energía
a las orientaciones de las fibras, proporcionando
información sobre la compleja interacción de los
parámetros de diseño en estas características. Por
último, la exploración de laminados
multidireccionales reveló diferencias en la
absorción específica de energía de acuerdo con la
orientación de las fibras. Las variaciones
notables en los resultados, incluso dentro de la
misma configuración de laminados, resaltaron la
importancia de metodologías experimentales
uniformes.
La comparación entre las distintas mediciones
reportadas en la literatura exhibe la estrecha
relación entre los parámetros de diseño de los
materiales compuestos y su desempeño sobre la
absorción de energía específica en estructuras
tubulares, pero además, de la influencia de
parámetros como las dimensiones y las
condiciones de ensayo. Las variaciones
identificadas en los resultados enfatizan la
necesidad crítica de procedimientos de prueba
estandarizados para permitir comparaciones
significativas e identificación de tendencias, lo
cuales mejorarían no sólo la coherencia y
comparabilidad de los resultados de
investigación, sino también contribuirían a
avanzar en la aplicación de estos materiales en
industrias críticas.
2. Capacidad de absorción de energía de
estructuras tubulares reportadas en la
literatura
Los trabajos publicados en la literatura
seleccionados para este estudio fueron aquellos
que reportaron resultados experimentales sobre
la capacidad de absorción de energía de
estructuras tubulares cilíndricas de materiales
compuestos. Esta selección se fundamentó en la
documentación existente que sostiene que la
geometría cilíndrica es reconocida por su mayor
capacidad de absorción de energía en
comparación con otras formas [9, 33, 36, 42-44].
La evaluación de los datos se realizó mediante un
proceso sistemático, cuya representación gráfica
se presenta en la Figura 1:
Figura 1. Proceso sistemático para el análisis de los resultados reportados en la literatura.
El propósito de este estudio consiste en examinar
y comparar la absorción de energía específica
(SEA, por sus siglas en inglés) de estructuras
tubulares de material compuesto con distintas
configuraciones de secuencia de apilado y
orientaciones de fibras, con el fin de comparar
cómo estas variables de diseño influyen en el
cálculo de la absorción de energía específica. Los
datos obtenidos de la literatura se clasificaron en
función de las dimensiones (diámetro, longitud y
masa), la absorción de energía (EA), la absorción
específica de energía (SEA) y la configuración de
laminado correspondiente a cada ensayo
reportada en la literatura revisada.
Los datos recopilados se dividieron en tres casos
específicos para su análisis: a) laminados con
fibras orientadas en [0,90], b) laminados
4 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
unidireccionales, y c) laminados
multidireccionales. Los datos de cada caso
fueron procesados y presentados en tablas y
gráficas para identificar patrones, correlaciones y
diferencias entre las diversas configuraciones de
las fibras.
2.1 Absorción de energía específica
En esta investigación, la absorción de energía
(EA, absorción total de energía) se calcula a
través de la medición del área bajo la curva
experimental carga-desplazamiento típica [16,
23, 24, 36, 43-48], obtenida de un ensayo de
compresión sobre un espécimen de tubo
compuesto. Matemáticamente, la EA se puede
calcular usando la ecuación 1:
(1)
Donde F(x) es la fuerza de aplastamiento y d es
el desplazamiento final de aplastamiento.
La absorción de energía específica (SEA,
absorción de energía por unidad de masa del
material), se calcula mediante la ecuación 2:
(2)
Donde m es la masa de la estructura en kg, kJ/kg
son las unidades de SEA
En la Figura 2. Curva típica de carga-desplazamiento de
un tubo de material compuestoFigura 1 se presenta
una curva típica carga-desplazamiento obtenida
de un ensayo de compresión sobre un tubo de
material compuesto. En este caso, se trata de un
tubo fabricado con preimpregnado de fibra de
vidrio (CYCOM 919), con dimensiones de 54.8
mm de longitud y 25.4 mm de diámetro, el cual
fue sometido a ensayos de compresión.
Figura 2. Curva típica de carga-desplazamiento de un tubo de material compuesto.
2.2 Caso I: Laminados con fibras en
orientación de [0,90]
La elección estructuras tubulares de materiales
compuestos con fibras orientadas en [0,90] es
una práctica común en la literatura científica [16,
22, 37, 45-47], a causa de su excelente capacidad
para disipar energía y sus destacadas propiedades
mecánicas. Esta configuración se prefiere
especialmente en aplicaciones donde las fuerzas
dominantes actúan en la dirección de las fibras,
basándose en su eficiente manejo de cargas
axiales, lo cual confiere un valor significativo a
la resistencia y la capacidad de absorción de
5 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
energía, especialmente en situaciones donde la
compresión desempeña un papel crucial.
Esta configuración permite aprovechar la alta
resistencia a la tracción de las fibras orientadas
en el eje longitudinal (0°), combinada con la
capacidad de resistir cargas transversales
proporcionada por las fibras dispuestas en la
orientación perpendicular (90°).
En la Tabla 1 se presentan los resultados
experimentales de cuatro estudios en donde se
detallan las dimensiones y materiales utilizados
[16, 36, 46-49].
Los estudios se centraron en analizar la
capacidad de absorción de energía en la
configuración [0,90], es decir, la misma
orientación de las fibras, y apilamientos que van
desde 2 hasta 10 láminas en cada probeta, además
se etiquetaron respecto a la Tabla 4 en donde los
datos se acomodaron de acuerdo al número de
láminas.
Tabla 1. Resumen de datos sobre la absorción de energía en la configuración [0,90].
Autor
Materiales
Dimensiones
Secuencia
de
apilado
SEA
Etiqueta
Refuerzo
Matriz
Diámetro
mm
Longitud
mm
kJ/kg
Zhu et al.
[16]
CFRP
Epoxi
52.12
200
[0/90]4
64.76
A3
CFRP
Epoxi
47.7
200
[0/90]4
82.67
A4
CFRP
Epoxi
53.49
200
[0/90]6
59.69
A6
CFRP
Epoxi
47.72
200
[0/90]6
86.32
A7
CFRP
Epoxi
54.48
200
[0/90]8
66.82
A10
CFRP
Epoxi
47.71
200
[0/90]8
83.03
A11
Jiang et
al. [49]
CFRP
Epoxi
50
100
[0/90]2
96.33
A1
Sulaiman
et al. [36]
GFRP
Epoxi
90
100
[0/90]4
6.5
A2
GFRP
Epoxi
90
100
[0/90]6
13
A5
GFRP
Epoxi
90
100
[0/90]8
21.23
A9
GFRP
Epoxi
90
100
[0/90]10
19.2
A12
Mahdi et
al. [46]
GFRP
Epoxi
120
[0/90]2
11.99
A8
En la
Figura 3 se ilustra cómo se estructuran los tubos
en las configuraciones [0,90]2 y [0,90]4.
En este contexto, los aros de color amarillo
representan las láminas con fibras a 0°, mientras
que los de color azul indican láminas con una
orientación de 90° respecto a la dirección
longitudinal del tubo.
6 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
Figura 3 Ilustración de las configuraciones de tubos compuestos [0,90]2 y [0,90]4.
2.3 Caso II: Laminados unidireccionales
En esta sección se aborda el análisis de
estructuras tubulares diseñadas con orientaciones
de fibras unidireccionales. En este caso se analiza
cómo la orientación de las fibras influye la
capacidad de la estructura para resistir y absorber
energía en direcciones particulares, un aspecto
crítico en aplicaciones donde la resistencia bajo
carga juega un papel determinante.
Los datos recopilados abarcan orientaciones
desde 0° hasta 75°, con incrementos de 5°, y se
han organizado en configuraciones que varían
desde 2 hasta 28 laminados en cada tubo. En la
Figura 4 se muestran algunas representaciones de
las configuraciones [5]2, [10]2 y [0]8, donde cada
aro representa una lámina y el color indica que
los laminados consisten de láminas con refuerzos
orientados en la misma dirección. Esta
representación visual tiene como finalidad
clarificar la disposición de los laminados en las
muestras mencionadas en la Tabla 1.
Figura 4 Ejemplificación de las configuraciones de laminado [5]2, [10]2 y [0]8.
En la Tabla 2 se presenta un resumen de los materiales, las dimensiones, la configuración de laminado, y
la capacidad de absorción de energía de laminados unidireccionales de tres trabajos reportados en la
literatura [24, 45, 48], demás que se etiquetan respecto a la .
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 7 (1): e343. Enero-Marzo, 2024. https://doi.org/10.37636/recit.v7n1e343
Tabla 5. En estos experimentos, se ha puesto
especial énfasis en la comprensión y medición de
la capacidad de las estructuras tubulares para
absorber, centrándose en las distintas
orientaciones de fibras.
Tabla 2. Resumen de datos sobre la absorción de energía en una sola dirección.
Autor
Materiales
Dimensiones
Secuencia
de
apilado
SEA
Etiqueta
Refuerzo
Matriz
Diámetro
mm
Longitud
mm
kJ/kg
Yang et al.
[45]
CFRP
Epoxi
6508
40
80
[0]8
58.11
B6
CFRP
Epoxi
6508
60
80
[0]8
55.85
B5
CFRP
Epoxi
6508
80
80
[0]8
54.11
B4
Ramakrishna
[24]
CFRP
Epoxi
50
100
[5]2
205.3
B7
CFRP
Epoxi
50
100
[10]2
225.3
B8
CFRP
Epoxi
50
100
[15]2
226
B10
CFRP
Epoxi
50
100
[20]2
202.3
B11
CFRP
Epoxi
50
100
[25]2
181.1
B12
Berndt et al.
[48]
CFRP
Epoxi
42
100
[15]8
65.4
B9
CFRP
Epoxi
42
100
[30]8
61.2
B13
CFRP
Epoxi
42
100
[45]8
49.8
B14
CFRP
Epoxi
42
100
[60]8
53.3
B15
CFRP
Epoxi
42
100
[75]8
49.2
B16
Yang et al.
[45]
GFRP
Epoxi
6508
40
80
[0]8
50.72
B3
GFRP
Epoxi
6508
60
80
[0]8
50.45
B2
GFRP
Epoxi
6508
80
80
[0]8
46.73
B1
2.4 Caso III: Laminados multidireccionales
El análisis de laminados con diferentes
orientaciones se convierte en un factor crítico
para comprender de manera general el
comportamiento de los materiales compuestos
bajo cargas de compresión.
La importancia de considerar laminados con
distintas orientaciones radica en la posibilidad de
mejorar la eficiencia y rendimiento del
comportamiento mecánico de los materiales
compuestos en términos de resistencia y
absorción de energía. Al explorar
configuraciones menos convencionales, se
pueden descubrir patrones de comportamiento
que no serían evidentes en laminados
convencionales. Este conocimiento sobre la
interacción de las fibras en múltiples ángulos
proporciona una base sólida para el diseño de
materiales compuestos adaptados a requisitos
específicos de aplicaciones de ingeniería. En la
Figura 5 se muestran esquemas de algunas de las
configuraciones utilizadas para el análisis de
datos, en las cuales cada aro representa una
lámina y cada color, la orientación. Se
representan la configuración [30, -30, 90]2,
donde el color amarillo denota laminados a 30°,
el color verde a -30° y el color azul a 90°.
Asimismo, se ilustran [45, -45, 90]2, en donde el
color morado indica laminados de 45°, el color
naranja de -45° y el color azul 90°.
8 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
Adicionalmente, se presenta la configuración
[60, -60, 90]2, destacando el color rojo para laminas a 60°, el color gris a -60° y el color azul
a 90°.
Figura 5 Ilustración de los tubos compuestos con configuraciones [30,-30,90]2, [45,-45,90]2 y [60,-60,90]2.
En la
Tabla 3 se resumen los datos seleccionados de tres estudios experimentales reportados por Jishi et al. [43],
Mahdi et al. [46] y Cui et al. [47] quienes se enfocaron en la evaluación del efecto de las configuraciones
y orientaciones de fibra sobre la absorción de energía específica en estructuras tubulares de materiales
compuestos. También se presenta un concentrado de las dimensiones de las muestras seleccionadas para
el estudio y se etiquetan de acuerdo a la .
Tabla 6. Esta diversidad de laminados resalta la
complicación en el diseño de materiales
compuestos y la importancia de considerar cada
configuración como única, ya que cada apilado
puede tener un comportamiento distinto en la
capacidad de absorción de energía debido a la
interacción compleja de los mecanismos de daño
afectados por la orientación de las fibras.
Tabla 3. Resumen de datos sobre la absorción de energía en laminados a diferentes orientaciones
Autor
Materiales
Dimensiones
Secuencia
de apilado
SEA
Etiquetas
Refuerzo
Matriz
Diámetro
mm
Longitud
mm
kJ/kg
Mahdi et
al. [46]
GFRP
Epoxi
120.129
[15/-75]8
16.41
C5
GFRP
Epoxi
119.857
[30/-60]8
13.41
C3
GFRP
Epoxi
120.142
[45/-45]8
11.95
C1
GFRP
Epoxi
120.033
[60/-30]8
13.24
C2
GFRP
Epoxi
120.211
[75/-15]8
15.84
C4
Jishi et al.
[43]
CFRP
Epoxi
10
20
[45/-45]8
104.7
C15
CFRP
Epoxi
6
20
[45/-45]8
121
C16
Cui et al.
[47]
CFRP
Epoxi
57
150
[30,-30,90]2
42.81
C9
CFRP
Epoxi
57
150
[30,-30,90]2
40.72
C7
CFRP
Epoxi
57
150
[30,-30,90]2
44.27
C11
CFRP
Epoxi
57
150
[45,-45,90]2
48.27
C14
CFRP
Epoxi
57
150
[45,-45,90]2
46.76
C12
CFRP
Epoxi
57
150
[45,-45,90]2
47.52
C13
9 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
CFRP
Epoxi
57
150
[60,-60,90]2
43.84
C10
CFRP
Epoxi
57
150
[60,-60,90]2
40.18
C6
CFRP
Epoxi
57
150
[60,-60,90]2
40.79
C8
3. Resultados y discusión
El análisis de los datos recopilados de los
estudios se llevó a cabo clasificándolos según la
configuración de laminados presentes en cada
probeta de estructura tubular. Este análisis se
centró en comparar la capacidad de absorción de
energía específica (SEA) con el fin de identificar
patrones o tendencias entre los distintos ensayos
realizados por varios autores.
3.1 Efecto de laminados [0,90] respecto a la
absorción de energía específica en estructuras
tubulares de materiales compuestos
En la Figura 6 se presenta la comparación de la
SEA para laminados con la misma configuración
[0,90] pero diferente cantidad de láminas. Se
puede observar que, a pesar de tener la misma
configuración y orientación de fibra, los
laminados exhiben grandes diferencias en los
valores experimentales de SEA. En el estudio
llevado a cabo por Zhu et al. [16], se evaluó la
capacidad de absorción de energía en una
configuración de [0,90]4, obteniendo valores de
64.76 kJ/kg y 82.67 kJ/kg con probetas de CFRP
de 50 mm de diámetro y 100 mm de longitud. Por
otro lado, Sulaiman et al. [36] analizó la misma
orientación y configuración de laminado, pero
utilizando GFRP con dimensiones de 90 mm de
diámetro y 100 mm de longitud, obteniendo una
SEA de 6.5 kJ/kg. Estos resultados resaltan la
influencia de diversos factores, como el tipo de
material y las dimensiones de las probetas, sobre
la absorción de energía específica en estructuras
tubulares de materiales compuestos.
Además, en los resultados presentados Zhu et al.
[16] para la configuración [0,90]8 se obtuvieron
valores de SEA de 66.82 kJ/kg y 83.03 kJ/kg; se
puede observar una diferencia entre los
resultados tomando en cuenta el mismo material
y dimensiones (50 mm de diámetro y 100 mm de
longitud). Por otro lado, Sulaiman et al. [36]
obtuvieron 21.23 kJ/kg de SEA con GFRP,
mientras que Mahdi et al. [46] reportaron 11.99
kJ/kg de SEA de tubos de GFRP; estas
diferencias se muestran en la Figura 6. Estos
estudios fueron seleccionados debido a la
similitud en el número de laminados por probeta,
con el propósito de facilitar la comparación de los
datos reportados.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 7 (1): e343. Enero-Marzo, 2024. https://doi.org/10.37636/recit.v7n1e343
Figura 6. Comparación de la SEA de estructuras tubulares con fibras orientadas a [0,90] (ver Tabla 1 y Tabla 4).
Se puede observar, tanto en la Figura 6 como en
la Tabla 4, un valor máximo de SEA de 96.33
kJ/kg para la configuración A1 [0/90]2. Al
contrastarlo con la configuración A2 [0,90]4, en
la cual se obtuvo la menor SEA de 6.5 kJ/kg (ver
Figura 7), se puede calcular una diferencia del
93.25%. Se puede notar de la información de la
Tabla 1 que, además de la cantidad de láminas y
de la longitud, estos tubos están reforzados con
fibras de diferente material, vidrio (A2) y carbono
(A1), la cual podría ser la diferencia de mayor
impacto, ya que se ha reportado que las fibras de
carbono exhiben una mayor capacidad de
absorción de energía que las fibras de carbono
[36, 48, 49-52].
Tabla 4. Porcentajes de SEA respecto a la configuración
[0,90]2.
Etiqueta
Porcentaje
A1
100%
A2
6.75%
A3
67.23%
A4
85.82%
A5
13.50%
A6
61.96%
A7
89.61%
A8
12.45%
A9
22.04%
A10
69.37%
A11
86.19%
A12
19.93%
Se puede observar en la Figura 6 que muestras de
A8 a A11 comparten la misma configuración
[0,90]8. Sin embargo, hay una variación
significativa en la absorción de energía
específica (SEA) reportada en la Tabla 4, con un
mínimo de 11.99 kJ/kg para A8 y un máximo de
83.03 kJ/kg para A11, lo que representa una
diferencia de 71.04 kJ/kg. Esta diferencia en la
SEA a pesar de la configuración similar podría
atribuirse a varias variables. Por ejemplo, la
longitud de las muestras puede jugar un papel
importante, ya que A8 tiene 120 mm de longitud
y se realizó con fibra de vidrio, mientras que A11
tiene 200 mm y los tubos fueron reforzados con
fibra de carbono, por lo tanto, el material como
la longitud pueden ser variables del diseño que
afectan directamente a la SEA.
En la configuración [0,90]4, es posible notar una
mayor diferencia entre los resultados reportados
de SEA, los cuales van desde 6.5 kJ/kg hasta
82.67 kJ/kg. Estas diferencias podrían atribuirse
a diversas variables experimentales y de diseño,
tales como diferencias en las dimensiones de las
muestras, las variaciones en los materiales
11 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
compuestos utilizados, así como también las
técnicas de ensayo empleadas para evaluar la
SEA. Estas diferencias refuerzan la necesidad de
un análisis detallado para identificar los factores
que influyen sobre la absorción de energía en
estructuras compuestas reforzadas con fibras.
Figura 7. Análisis de la absorción de energía en relación a la configuración de laminado [0,90]2 (ver
Se puede observar, tanto en la Figura 6 como en la Tabla 4, un valor máximo de SEA de 96.33 kJ/kg para
la configuración A1 [0/90]2. Al contrastarlo con la configuración A2 [0,90]4, en la cual se obtuvo la menor
SEA de 6.5 kJ/kg (ver Figura 7), se puede calcular una diferencia del 93.25%. Se puede notar de la
información de la Tabla 1 que, además de la cantidad de láminas y de la longitud, estos tubos están
reforzados con fibras de diferente material, vidrio (A2) y carbono (A1), la cual podría ser la diferencia de
mayor impacto, ya que se ha reportado que las fibras de carbono exhiben una mayor capacidad de
absorción de energía que las fibras de carbono [36, 48, 49-52].
Tabla 4).
La evaluación de la absorción de energía específica (SEA), respecto el porcentaje de en la configuración
[0,90] con diversos laminados se presenta detalladamente en la Figura 7, tomando como referencia [0,90]2
, ya que de los datos analizados fue la que reporto mayor SEA. En la cual se presentan gráficamente los
datos de la Tabla 1. Las diferencias porcentuales entre la SEA obtenidos de los tubos de material
compuesto presentados en la Tabla 4 sugieren una influencia considerable de las características de diseño
de las probetas y los parámetros de los ensayos. A pesar de que las configuraciones de laminado y la
orientación de los ensayos son consistentes la dispersión en los resultados subraya la importancia de
protocolos estandarizados que regulen dimensiones de probetas y procedimientos de ensayo,
contribuyendo así a la obtención de datos más consistentes y comparables en este tipo de evaluaciones.
3.2 Efecto de las orientaciones unidireccionales de fibras en la absorción de energía específica
en estructuras tubulares de materiales compuestos
En la evaluación de las orientaciones unidireccionales de fibras, representadas en la Figura 8 se llevó a
cabo una comparación detallada de diversas configuraciones de laminado con ángulos variables (0° a 75°)
en ensayos de compresión en estructuras tubulares de materiales compuestos. Es posible notar grandes
12 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
diferencias en los resultados obtenidos para las configuraciones de laminado aparentemente similares. En
el estudio enfocado en orientaciones de 0° realizado por Yang et al. [45], se observa una variación sobre
la absorción de energía específica como se puede observar en la Figura 8 y con los datos de la Tabla 2, en
donde se alcanzó una SEA mínima de 46 kJ/kg para B1 y una SEA máxima para B6 de 58.11 kJ/kg. En
estas muestras, las diferencias observadas en la absorción de energía pueden deberse al diámetro de los
tubos, ya que se realizaron con 40 mm, 60 mm y 80 mm, incorporando en algunas muestras fibras de
vidrio y en otras fibras de carbono en su composición.
En contraste, en el trabajo llevado a cabo por Ramakrishna et al. [24] se abordaron orientaciones de 5°
hasta 25°, con incrementos de 5°. En la Figura 8 se puede observar gráficamente la SEA para cada
configuración y, en la .
Tabla 5 se presentan las diferencias porcentuales
de capacidad de energía específica. Se puede
notar que la orientación de B12 25° exhibió una
capacidad de absorción mínima con 181.1 kJ/kg,
y una máxima de 226 kJ/kg para B10. La
metodología para calcular la absorción de
energía sigue un enfoque común, que implica
determinar el área bajo la curva de la gráfica de
carga-desplazamiento derivada de los ensayos.
Sin embargo, las diferencias persisten debido a
las variaciones en las condiciones experimentales
entre los estudios.
Figura 8. Comparación en laminados con fibras unidireccionales (ver Tabla 2).
Tabla 5. Porcentajes de SEA respecto a los laminados unidireccionales
Etiqueta
Porcentaje
B1
20.68%
B2
22.32%
B3
22.44%
B4
23.94%
B5
24.71%
B6
25.71%
B7
90.84%
B8
99.69%
B9
28.94%
B10
100%
B11
89.51%
B12
80.13%
13 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
B13
27.08%
B14
22.04%
B15
23.58%
B16
21.77%
Con los datos de la .
Tabla 5, en la Figura 9 se observa la variación en
la absorción de energía en diversas orientaciones,
tomando como referencia la configuración B10
[15]2, donde se registra el valor máximo de 226
kJ/kg. En contraste, con la configuración B1 [0]8
muestra el valor mínimo con un 20.68%. Este
análisis resalta la importancia de normalizar el
diseño experimental de las probetas, ya que en la
configuración de [0]8, los valores reportados de
la absorción de energía son similares, incluso al
utilizar dos tipos de refuerzos (fibra de vidrio y
fibra de carbono), oscilando entre el 20.68% y el
25.71%. Esto sugiere que, al mantener las
mismas dimensiones y condiciones de ensayo,
los resultados en cuanto a la absorción de energía
específica son similares, ya que se normalizan
con respecto a la masa de las probetas. Estas
discrepancias resaltan que, a pesar de compartir
la misma orientación, las variaciones en la
metodología de ensayo ejercen una influencia
directa sobre los resultados.
Figura 9 Análisis de la absorción de energía en configuraciones de laminados unidireccionales de 0° hasta 75°.
3.3 Efecto de múltiples orientaciones de
fibras en la absorción de energía específica en
estructuras tubulares de materiales
compuestos
El estudio de la absorción de energía de tubos
laminados de material compuesto con
orientaciones inclinadas es menos convencional
y proporcionan una visión más completa sobre
cómo las diferentes orientaciones de las fibras
influyen sobre su capacidad de absorción de
energía específica, siendo información relevante
en aplicaciones de ingeniería, en cuestión de la
optimización y diseño de los tubos. En la Figura
10 se muestra gráficamente la absorción de
energía específica (SEA) para tubos laminados
con diferentes orientaciones. Es posible observar
grandes diferencias que pueden atribuirse tanto a
14 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
las variaciones en las configuraciones de
laminado empleadas como a las metodologías
específicas utilizadas en cada ensayo.
En el estudio de Mahdi et al. [46] se exploraron
distintas configuraciones de laminado, revelando
una variación significativa en la SEA según la
configuración empleada. Con los datos de la
Tabla 3 y la .
Tabla 6, en la Figura 10 se observa una absorción
de energía de 11.95 kJ/kg para el tubo C1
correspondiendo al 9.88% en la configuración
[45/-45]8, fabricado con fibra de vidrio, siendo la
mínima reportada. Por otro lado, Jishi et al. [43]
reportaron valores de 104.7 kJ/kg (C15) y para
C16 una SEA máxima de 121 kJ/kg, utilizando la
misma configuración [45/-45]8 y elaboradas con
fibras de carbono; en este caso, el diámetro de las
muestras es distinto: en el tubo C15 se utilizó un
diámetro de 10mm y para el tubo C16, 6mm. Por
lo tanto, se puede observar que esta variable
(diámetro) puede ser predominante en la
diferencia en la SEA. A pesar de que todos los
resultados provienen de ensayos hechos sobre
tubos fabricados con las mismas configuraciones
(C1, C15 y C16), sus propiedades mecánicas varían
en 90% entre ambos estudios experimentales,
debido a la diferencia de dimensiones y de las
fibras empleadas.
Adicionalmente, en el estudio de Cui et al. [49]
se obtuvo la capacidad de absorción de energía
para los tubos etiquetados C9, C7 y C11 con [30,-
30,90]2, C12, C13 y C14 con [45,-45,90]2 y C6, C8 y
C10 con [60,-60,90]2 presentados en la
Tabla 3. En la Figura 10 se puede observar que la
configuración [45,-45,90]2 (C14) exhibió la
mayor absorción de energía, con un valor de
48.27 kJ/kg, correspondiente al 39.89%. Al
observar la configuración [30,-30,90]2, se
evidencian diferencias en los valores reportados
de SEA, que varían entre 40 kJ/kg y 44 kJ/kg, con
diferencias aproximadas de 4%. Aunque esta
variación puede considerarse relativamente
menor, es importante señalar que estos datos
provienen de una sola investigación, logrando
cierta consistencia entre los resultados debido a
condiciones metodológicas similares. No
obstante, es crucial reconocer que estas
discrepancias no se limitan a una sola
configuración de laminado.
Figura 10. Análisis de la absorción de energía en
configuraciones multidireccionales (ver
15 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
Tabla 3 y .
Tabla 6).
Tabla 6. Porcentajes de SEA respecto a los laminados
multidireccionales
Etiqueta
Porcentaje
C1
9.88%
C2
10.94%
C3
11.08%
C4
13.09%
C5
13.56%
C6
33.21%
C7
33.65%
C8
33.71%
C9
35.38%
C10
36.23%
C11
36.59%
C12
38.64%
C13
39.27%
C14
39.89%
C15
86.53%
C16
100%
Estas diferencias resaltan la necesidad de
establecer normativas o estándares para la
ejecución de ensayos en estructuras compuestas.
La falta de uniformidad en las metodologías
experimentales no solo dificulta la comparación
directa entre los estudios existentes, sino que
también obstaculiza la identificación de
tendencias consistentes o patrones confiables en
los datos recopilados.
Es esencial dirigir investigaciones destinadas al
desarrollo de estándares que regulen los
procedimientos de evaluación de la absorción de
energía en estos materiales. Esto no solo
contribuiría a una mejor comprensión de su
comportamiento, sino que también impulsaría su
aplicación en sectores cruciales como la industria
aeroespacial, automotriz y de construcción.
4. Conclusiones
En este trabajo se reporta la comparación de
resultados experimentales relacionados con la
capacidad de absorción de energía de estructuras
tubulares de material compuesto, publicados
entre los años 1987 y 2023. A pesar de que los
ensayos se hicieron sobre los mismos materiales
y formas, se encontró una gran dispersión de los
datos reportados aún cuando éstos se
normalizaron con respecto a la cantidad de masa.
De los resultados obtenidos en este trabajo se
puede concluir que:
El estudio comparativo de los datos
obtenidos de diversas investigaciones sobre
estructuras tubulares de materiales compuestos,
específicamente en relación con la absorción de
energía específica (SEA), revela desafíos
fundamentales y la necesidad de normativas
estandarizadas en los ensayos de estos
materiales.
Los laminados configurados con fibras en
orientaciones de [0,90] presentaron una alta
dispersión en los resultados de absorción de
energía, incluso manteniendo la misma
configuración de lamiando y orientación de
fibras. Esta diferencia fue evidente en todas las
configuraciones analizadas, desde [0,90]2 hasta
[0,90]8, donde se observaron diferencias
significativas en los valores de SEA, oscilando
en rangos considerables.
Los datos revelan diferencias notables
incluso en configuraciones de orientaciones
idénticas. Por ejemplo, en la orientación [0]8, se
observaron diferencias entre los valores
reportados, oscilando entre 46 kJ/kg y 58 kJ/kg
en un estudio. Estas discrepancias indican que,
aunque las orientaciones sean similares, las
variaciones en la metodología de ensayo influyen
directamente en los resultados, lo que lleva a
16 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
interpretaciones y resultados distintos entre los
autores.
El estudio de laminados con diversas
orientaciones muestra diferencias en SEA
obtenida debido a las variaciones en las
configuraciones de laminado y metodologías
específicas empleadas en los ensayos. Aunque
cierta consistencia se observa en algunos casos,
como la configuración [30,-30,90]2, la amplia
gama de valores de SEA refleja la influencia
significativa de la disposición de las fibras en la
capacidad de absorción de energía de las
estructuras tubulares de materiales compuestos.
La carencia de normativas para guiar los
procedimientos de prueba ha sido identificada
como un factor clave que contribuye a estas
discrepancias. La ausencia de estándares
específicos para las dimensiones de las probetas,
así como el número requerido de ensayos para
pruebas cuasi-estáticas en estructuras tubulares
de materiales compuestos, genera una gran
dispersión en los procedimientos experimentales
y, por lo tanto, en los resultados obtenidos.
La falta de protocolos normalizados
dificulta la comparación precisa entre
investigaciones y, por ende, la identificación de
patrones o tendencias consistentes en los
resultados, lo cual conduce a la desconfianza por
parte de los ingenieros de diseño para usar tubos
compuestos como absorbedores de impacto en
aplicaciones estructurales.
La implementación de normalización de
procedimientos y condiciones experimentales no
solo facilitaría la comparación entre estudios,
sino que también contribuiría a una comprensión
más profunda de los factores que influyen en esta
propiedad, promoviendo así avances en
aplicaciones industriales clave.
5. Agradecimientos
MFDJR agradece al Consejo Nacional de
Ciencias y Tecnología (CONACYT) por el
apoyo otorgado a través de la beca No. CVU:
1231855 y hacer posible un posgrado.
6. Reconocimiento de autoría
Fernanda De Jesús-Ramírez: análisis formal;
metodología; procesamiento de datos y discusión
de resultados; preparación del borrador, revisión
y edición. Arturo Abúndez-Pliego:
conceptualización; administración del proyecto;
supervisión; redacción del borrador original;
Enrique Alcudia-Zacarías: procesamiento de
datos, preparación del borrador (de apoyo);
procesamiento de datos y discusión de
resultados. Juan Antonio Paz-González:
procesamiento de datos, preparación del borrador
(de apoyo); procesamiento de datos y discusión
de resultados; Salomón Blanco-Figueroa:
preparación del borrador (de apoyo);
procesamiento de datos y discusión de
resultados. Referencias
[1] G. C. Jacob, J. F. Fellers, S. Simunovic,
and J. M. Starbuck, “Energy Absorption in
Polymer Composites for Automotive
Crashworthiness,” J Compos Mater, vol. 36, no.
7, pp. 813–850, Apr. 2002, doi:
10.1177/0021998302036007164.
[2] D. Escudero López, “Composite materlals.
Applications,” Informes de la Construcción, vol.
52, no. 472, Apr. 2001, doi:
10.3989/ic.2001.v52.i472.676.
[3] C. Edil da Costa, F. Velasco López, and J.
M. Torralba Castelló, “Materiales compuestos de
matriz metálica. I parte. Tipos, propiedades,
aplicaciones,” Revista de Metalurgia, vol. 36, no.
3, pp. 179–192, Jun. 2000, doi:
10.3989/revmetalm.2000.v36.i3.570.
[4] D. Hill, Materiales compuestos, Reverté.
Barcelona, 1987.
[5] J. G. Paredes Salinas, C. F. Pérez Salinas,
and C. B. Castro Miniguano, “Análisis de las
propiedades mecánicas del compuesto de matriz
poliéster reforzado con fibra de vidrio 375 y
17 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
cabuya aplicada a la industria automotriz,”
Enfoque UTE, vol. 8, no. 3, pp. 1–15, Jun. 2017,
doi: 10.29019/enfoqueute.v8n3.163.
[6] W. Aperador, A. Delgado, and J. H.
Bautista- Ruiz, “Influencia de las fibras de
carbono y fibras de vidrio en materiales
compuestos como modelo en la implementación
de pisos industriales.,” Respuestas, vol. 15, no. 2,
pp. 63–69, Feb. 2016, doi:
10.22463/0122820X.398.
[7] J. Faus Ferrer and M. Marquina Contreras,
“Materiales compuestos de matriz polimérica
reforzados con fibra de vidrio y fibra de carbono
para aplicaciones estructurales,” Dec. 2013,
Accessed: Dec. 02, 2023. [Online]. Available:
https://riunet.upv.es:443/handle/10251/34276
[8] D. K. Rajak, P. H. Wagh, and E. Linul,
“Manufacturing Technologies of Carbon/Glass
Fiber-Reinforced Polymer Composites and Their
Properties: A Review,” Polymers (Basel), vol.
13, no. 21, p. 3721, Oct. 2021, doi:
10.3390/polym13213721.
[9] S. Palanivelu et al., “Comparison of the
crushing performance of hollow and foam-filled
small-scale composite tubes with different
geometrical shapes for use in sacrificial cladding
structures,” Compos B Eng, vol. 41, no. 6, pp.
434–445, Sep. 2010, doi:
10.1016/j.compositesb.2010.05.009.
[10] H. Ahmad, A. A. Markina, M. V
Porotnikov, and F. Ahmad, “A review of carbon
fiber materials in automotive industry,” IOP
Conf Ser Mater Sci Eng, vol. 971, no. 3, p.
032011, Nov. 2020, doi: 10.1088/1757-
899X/971/3/032011.
[11] T. P. Hovorun, K. V. Berladir, V. I.
Pererva, S. G. Rudenko, and A. I. Martynov,
“Modern materials for automotive industry,”
Journal of Engineering Sciences, vol. 4, no. 2,
pp. f8–f18, 2017, doi: 10.21272/jes.2017.4(2).f8.
[12] P. D. Mangalgiri, “Composite materials for
aerospace applications,” Bulletin of Materials
Science, vol. 22, no. 3, pp. 657–664, May 1999,
doi: 10.1007/BF02749982.
[13] D. W. Schmueser and L. E. Wickliffe,
“Impact Energy Absorption of Continuous Fiber
Composite Tubes,” J Eng Mater Technol, vol.
109, no. 1, pp. 72–77, Jan. 1987, doi:
10.1115/1.3225937.
[14] L. S. ARIAS MAYA and L. VANEGAS
USECHE, “MATERIALES COMPUESTOS
INTELIGENTES,” Scientia et Technica, vol. 2,
no. 25, Aug. 2004, Accessed: Dec. 03, 2023.
[Online]. Available:
https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistacien
cia/article/view/7225 SP -
[15] C. W. Isaac and C. Ezekwem, “A review of
the crashworthiness performance of energy
absorbing composite structure within the context
of materials, manufacturing and maintenance for
sustainability,” Composite Structures, vol. 257.
Elsevier Ltd, Feb. 01, 2021. doi:
10.1016/j.compstruct.2020.113081.
[16] G. Zhu, J. Liao, G. Sun, and Q. Li,
“Comparative study on metal/CFRP hybrid
structures under static and dynamic loading,” Int
J Impact Eng, vol. 141, Jul. 2020, doi:
10.1016/j.ijimpeng.2020.103509.
[17] G. Sun, H. Yu, Z. Wang, Z. Xiao, and Q.
Li, “Energy absorption mechanics and design
optimization of CFRP/aluminium hybrid
structures for transverse loading,” Int J Mech Sci,
vol. 150, pp. 767–783, Jan. 2019, doi:
10.1016/j.ijmecsci.2018.10.043.
[18] Z. Zhang, Q. Liu, J. Fu, and Y. Lu,
“Parametric study on the crashworthiness of the
Al/CFRP/GFRP hybrid tubes under quasi-static
crushing,” Thin-Walled Structures, vol. 192, p.
111156, Nov. 2023, doi:
10.1016/j.tws.2023.111156.
[19] G. L. Farley, “Energy Absorption of
Composite Materials,” J Compos Mater, vol. 17,
no. 3, pp. 267–279, May 1983, doi:
10.1177/002199838301700307.
[20] J. Fu, Q. Liu, Y. Ma, and Z. Zhang, “A
comparative study on energy absorption of flat
sides and corner elements in CFRP square tube
under axial compression,” Thin-Walled
18 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
Structures, vol. 166, Sep. 2021, doi:
10.1016/j.tws.2021.108080.
[21] A. Meidell, “Computer aided material
selection for circular tubes designed to resist
axial crushing,” Thin-Walled Structures, vol. 47,
no. 8–9, pp. 962–969, Aug. 2009, doi:
10.1016/j.tws.2009.02.003.
[22] E. Mahdi, A. M. S. Hamouda, B. B. Sahari,
and Y. A. Khalid, “Effect of residual stresses in
a filament wound laminated conical shell,” in
Journal of Materials Processing Technology, Jul.
2003, pp. 291–296. doi: 10.1016/S0924-
0136(03)00087-6.
[23] Z. Song, S. Ming, T. Li, K. Du, C. Zhou,
and B. Wang, “Improving the energy absorption
capacity of square CFRP tubes with cutout by
introducing chamfer,” Int J Mech Sci, vol. 189,
Jan. 2021, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2020.105994.
[24] S. Ramakrishna, “Microstructural design
of composite materials for crashworthy structural
applications,” Mater Des, vol. 18, no. 3, pp. 167–
173, Oct. 1997, doi: 10.1016/S0261-
3069(97)00098-8.
[25] J. J. Carruthers, A. P. Kettle, and A. M.
Robinson, “Energy Absorption Capability and
Crashworthiness of Composite Material
Structures: A Review,” Appl Mech Rev, vol. 51,
no. 10, pp. 635–649, Oct. 1998, doi:
10.1115/1.3100758.
[26] Y. Wang, J. Feng, J. Wu, and D. Hu,
“Effects of fiber orientation and wall thickness
on energy absorption characteristics of carbon-
reinforced composite tubes under different
loading conditions,” Compos Struct, vol. 153, pp.
356–368, Oct. 2016, doi:
10.1016/j.compstruct.2016.06.033.
[27] S. M. Hosseini and M. Shariati,
“Experimental analysis of energy absorption
capability of thin-walled composite cylindrical
shells by quasi-static axial crushing test,” Thin-
Walled Structures, vol. 125, pp. 259–268, Apr.
2018, doi: 10.1016/j.tws.2018.01.026.
[28] D. Hu, C. Zhang, X. Ma, and B. Song,
“Effect of fiber orientation on energy absorption
characteristics of glass cloth/epoxy composite
tubes under axial quasi-static and impact
crushing condition,” Compos Part A Appl Sci
Manuf, vol. 90, pp. 489–501, Nov. 2016, doi:
10.1016/j.compositesa.2016.08.017.
[29] H.-W. Song, X.-W. Du, and G.-F. Zhao,
“Energy Absorption Behavior of Double-
Chamfer Triggered Glass/Epoxy Circular
Tubes,” J Compos Mater, vol. 36, no. 18, pp.
2183–2198, Sep. 2002, doi:
10.1177/0021998302036018515.
[30] J. Xu, Y. Ma, Q. Zhang, T. Sugahara, Y.
Yang, and H. Hamada, “Crashworthiness of
carbon fiber hybrid composite tubes molded by
filament winding,” Compos Struct, vol. 139, pp.
130–140, Apr. 2016, doi:
10.1016/j.compstruct.2015.11.053.
[31] R. Jafari Nedoushan, “Improvement of
energy absorption of expanded metal tubular
structures under compressive loads,” Thin-
Walled Structures, vol. 157, Dec. 2020, doi:
10.1016/j.tws.2020.107058.
[32] S. Palanivelu et al., “Experimental study
on the axial crushing behaviour of pultruded
composite tubes,” Polym Test, vol. 29, no. 2, pp.
224–234, Apr. 2010, doi:
10.1016/j.polymertesting.2009.11.005.
[33] S. Palanivelu et al., “Comparative study of
the quasi-static energy absorption of small-scale
composite tubes with different geometrical
shapes for use in sacrificial cladding structures,”
Polym Test, vol. 29, no. 3, pp. 381–396, May
2010, doi:
10.1016/j.polymertesting.2010.01.003.
[34] P. M. Weaver and M. F. Ashby, “Material
limits for shape efficiency,” Prog Mater Sci, vol.
41, no. 1–2, pp. 61–128, 1997, doi:
10.1016/S0079-6425(97)00034-0.
[35] A. G. Mamalis, D. E. Manolakos, G. A.
Demosthenous, and M. B. Ioannidis, “Analysis
of failure mechanisms observed in axial collapse
of thin-walled circular fibreglass composite
tubes,” Thin-Walled Structures, vol. 24, no. 4,
pp. 335–352, Jan. 1996, doi: 10.1016/0263-
8231(95)00042-9.
19 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
[36] S. Sulaiman, M. AlHajji, C. N. A. Jaafar,
F. A. Aziz, and T. Zuhair, “Effect of composite
material distribution and shape on energy
absorption systems,” Advances in Materials and
Processing Technologies, vol. 8, no. 1, pp. 1–10,
Jan. 2022, doi:
10.1080/2374068X.2020.1793265.
[37] S. Sulaiman, M. AlHajji, C. N. A. Jaafar,
F. A. Aziz, and T. Zuhair, “Effect of composite
material distribution and shape on energy
absorption systems,” Advances in Materials and
Processing Technologies, vol. 8, no. 1, pp. 1–10,
Jan. 2022, doi:
10.1080/2374068X.2020.1793265.
[38] J. J. de la Cuesta and H. Ghasemnejad,
“Improvement of Force History Pattern in
Composite Tubular Structures by Developed
Trigger Mechanisms,” Applied Composite
Materials, vol. 29, no. 5, pp. 1771–1794, Oct.
2022, doi: 10.1007/s10443-022-10040-5.
[39] T. Ran, Y. Ren, and H. Jiang, “Design and
Assessments of Gradient Chamfer Trigger for
Enhancing Energy-Absorption of CFRP Square
Tube,” Applied Composite Materials, Oct. 2022,
doi: 10.1007/s10443-022-10071-y.
[40] E. Cetin, A. Baykasoğlu, M. E. Erdin, and
C. Baykasoğlu, “Experimental investigation of
the axial crushing behavior of aluminum/CFRP
hybrid tubes with circular-hole triggering
mechanism,” Thin-Walled Structures, vol. 182,
p. 110321, Jan. 2023, doi:
10.1016/j.tws.2022.110321.
[41] D. Wang, B. Liu, and H. Liang,
“Investigation into design strategy of aluminum
alloy-CFRP hybrid tube under multi-angle
compression loading,” Int J Mech Sci, vol. 248,
p. 108207, Jun. 2023, doi:
10.1016/j.ijmecsci.2023.108207.
[42] E. F. Abdewi, S. Sulaiman, A. M. S.
Hamouda, and E. Mahdi, “Quasi-static axial and
lateral crushing of radial corrugated composite
tubes,” Thin-Walled Structures, vol. 46, no. 3,
pp. 320–332, Mar. 2008, doi:
10.1016/j.tws.2007.07.018.
[43] H. Jishi, R. Alia, and W. Cantwell, “The
energy-absorbing characteristics of tubular
sandwich structures,” Journal of Sandwich
Structures & Materials, vol. 24, no. 1, pp. 742–
762, Jan. 2022, doi:
10.1177/10996362211020457.
[44] P. H. Thornton, “Energy Absorption in
Composite Structures,” J Compos Mater, vol. 13,
no. 3, pp. 247–262, Jul. 1979, doi:
10.1177/002199837901300308.
[45] H. Yang, H. Lei, G. Lu, Z. Zhang, X. Li,
and Y. Liu, “Energy absorption and failure
pattern of hybrid composite tubes under quasi-
static axial compression,” Compos B Eng, vol.
198, p. 108217, Oct. 2020, doi:
10.1016/j.compositesb.2020.108217.
[46] E. Mahdi, A. M. S. Hamouda, and T. A.
Sebaey, “The effect of fiber orientation on the
energy absorption capability of axially crushed
composite tubes,” Materials & Design (1980-
2015), vol. 56, pp. 923–928, Apr. 2014, doi:
10.1016/j.matdes.2013.12.009.
[47] Z. Cui, Q. Liu, Y. Sun, and Q. Li, “On
crushing responses of filament winding
CFRP/aluminum and GFRP/CFRP/aluminum
hybrid structures,” Compos B Eng, vol. 200, p.
108341, Nov. 2020, doi:
10.1016/j.compositesb.2020.108341.
[48] A. Berndt, M. Laux, H. Oberlercher, R.
Heim, and F. O. Riemelmoser, “Additive
manufacturing of continuous carbon fiber tubes
and experimental investigation of the energy
absorption capability under quasi-static loading,”
Procedia Structural Integrity, vol. 34, pp. 105–
110, 2021, doi: 10.1016/j.prostr.2021.12.016.
[49] R. Jiang et al., “Energy Absorption
Characteristics of a CFRP-Al Hybrid Thin-
Walled Circular Tube under Axial Crushing,”
Aerospace, vol. 8, no. 10, p. 279, Sep. 2021, doi:
10.3390/aerospace8100279.
[50] J.-S. Kim, H.-J. Yoon, and K.-B. Shin, “A
study on crushing behaviors of composite
circular tubes with different reinforcing fibers,”
Int J Impact Eng, vol. 38, no. 4, pp. 198–207,
Apr. 2011, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2010.11.007.
20 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (1): e343.
[51] M. Mirzaei, M. Shakeri, M. Sadighi, and H.
Akbarshahi, “Experimental and analytical
assessment of axial crushing of circular hybrid
tubes under quasi-static load,” Compos Struct,
vol. 94, no. 6, pp. 1959–1966, May 2012, doi:
10.1016/j.compstruct.2012.01.003.
[52] Y. Yang, Y. Nishikawa, A. Nakai, U. S.
Ishiaku, and H. Hamada, “Effect of Cross-
Sectional Geometry on the Energy Absorption
Capability of Unidirectional Carbon Fiber
Reinforced Composite Tubes.,” Science and
Engineering of Composite Materials, vol. 15, no.
4, Jan. 2008, doi: 10.1515/SECM.2008.15.4.249.
Derechos de Autor (c) 2024 Fernanda De Jesús-Ramírez, Arturo Abúndez-Pliego, Enrique Alcudia-Zacarías, Juan
Antonio Paz González, Salomón Blanco-Figueroa
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
