Resistencia mecánica de ballestas automotriz con fibra de carbono comparado con acero convencional

Abstract

Esta investigación tuvo como objetivo evaluar la factibilidad de la hoja principal de una ballesta automotriz diseñada en dos materiales diferentes como fibra de carbono y acero AISI 5160. La investigación es de enfoque cuantitativo y de diseño no experimental, ya que las variables no fueron manipuladas, así mismo de tipo transversal, pues el interés de estudio es conocer cómo se comporta la variable en un solo periodo de tiempo, y de trascendencia descriptiva debido a que se hará un comparativo entre dos materiales para conocer su resistencia mecánica. Se tomó como muestra la hoja principal de la ballesta de suspensión de una camioneta modelo pickup para tomar las medidas y tener un modelo en el software AutoCAD el cual será exportado al software de simulación. Luego se realizó las pruebas de tracción en laboratorio para obtener propiedades mecánicas de ambos materiales las cuales serán usadas en la simulación estática, para ello se fabricó cinco probetas de acuerdo a norma. Se obtuvo como resultado que las propiedades mecánicas que en acero 5160 es mucho mayor a las propiedades mecánicas de fibra de carbono, pero la elongación del material fibra de carbono duplica la elongación del acero. En la simulación se usó el Software Autodesk inventor y solo se consideró un análisis estático usando las propiedades mecánicas obtenidas en laboratorio, así mismo, para la ballesta en fibra de carbono se cambió el espesor de la ballesta para alcanzar un factor de seguridad igual a la ballesta en acero y así se determinó que la ballesta en fibra de carbono no falla y puede soportar las cargas estáticas reales. Para una mejor confiabilidad de resultados se realizó un análisis matemático evitando la perforación central de la hoja de ballesta lo cual explica la diferencia en los resultados. finalmente se concluye que una ballesta en fibra de carbono es factible para el uso en camionetas pickup, ya que ésta no falla a las cargas estáticas reales y se reduce el peso en los elementos de suspensión del vehículo.