Diseño y manufactura de equipo para pruebas de tracción biaxial - Rodríguez Prado, Alejandro (My University, 2017)
Esta tesis presenta el desarrollo de un equipo de pruebas mecánico para pruebas de tracción biaxial por inflamiento de membranas poliméricas/tejido biológico. El presente trabajo responde a las necesidades que se tienen en las areas de ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería de tejidos y por su puesto en el área médica donde es indispensable conocer el comportamiento mecánico de posibles materiales sustitutos para tejidos naturales del cuerpo humano. Es por eso que el objetivo principal de esta tesis se enfocó en el diseño y manufactura de un dispositivo capaz de evaluar el comportamiento mecánico de dichos materiales y obtener modelos matemáticos que predigan el comportamiento de los mismos. A través de los datos obtenidos por el probador mecánico y de los modelos matemáticos obtenidos, es posible realizar la caracterización macro y micromecánica de membranas poliméricas/tejido biológico y determinar algunas de sus propiedades mecánicas en tracción biaxial tales como el modulo de corte y el modulo de Young que son parámetros esenciales para desarrollar aplicaciones específicas utilizado los materiales mencionados.
En el capítulo uno se presentan los antecedentes de la caracterización mecánica de materiales haciendo énfasis en la prueba de tracción biaxial por inflamiento; asimismo se presenta el estado del arte y se enfatiza el objetivo general de este trabajo. En el capítulo dos se presentan las generalidades del diseño conceptual y mecánico del probador; se presentan los requerimientos del mismo y se establecen los parámetros de diseño y las variables involucradas en la prueba propuesta. En el capítulo tres se presentan los resultados mostrando el proceso de diseño que se utilizo, la toma de decisiones de diseño, así como una descripción general de cada uno de los componentes que conforman al probador, los cuales son los actuadores (electrovalvula proporcional), c´amaras de video CCD y los sensores (sensor de presion). A partir del ensamble del equipo, se obtuvo un dispositivo funcional capaz de deformar membranas de manera apropiada, las cuales permiten crear un patron de curvatura esférico, evitando que se presenten fugas y permitiendo una excelente visión de la deformacion de la membrana. La prueba de tracción biaxial para caracterizar un material estaría incompleta, si no se cuenta con las ecuaciones que permiten determinar algunos parametros importantes del material como el modulo de Young (E) y el modulo de esfuerzo a corte (G). Es por ello que en la sección resultados se incluye un apartado en el que se presentan las ecuaciones obtenidas para caracterizar membranas con propiedades hiperelasticas; es importante señalar que las ecuaciones planteadas son aplicables a materiales isotropicos cuyo patron de deformación es esférico. Para obtener dichas ecuaciones se consideraron trabajos previos como los de Kruglov, Hill, Ogden y Kock
Keywords: Hiperelástico; Inflamiento de membranas; Materiales biológicos; Diseño de equipo de tracción biaxial; Manufactura de equipo de tracción biaxial; Pruebas de tracción biaxial