logo móvil
Contáctanos

Investigación del Comportamiento de Vibración Térmica de una Boquilla Compuesta Tejida Ortogonal Basada en Análisis de RVE

Autores: Wang, Lin; Li, Xiaoniu; Fan, Congze; Song, Wenzhe; Chen, Yiwei; Jin, Yufeng; Han, Xiaobo; Zheng, Jinghua

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación del Comportamiento de Vibración Térmica de una Boquilla Compuesta Tejida Ortogonal Basada en Análisis de RVE


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Composites de epoxi reforzados con fibra de carbono
Boquillas compuestas
Presiones internas
Modos vibracionales
Parámetros sensibles a la temperatura
Frecuencias modales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los compuestos de epoxi reforzados con fibra de carbono, conocidos por su alta rigidez específica, resistencia específica y tenacidad, son uno de los materiales principales utilizados para boquillas compuestas en las industrias aeroespaciales. Los comportamientos de vibración a alta temperatura de las boquillas compuestas, especialmente aquellas que soportan presiones internas, son clave para afectar su respuesta dinámica e incluso su fallo durante el servicio. Este estudio investiga los cambios en las frecuencias y los modos vibracionales de las boquillas de epoxi reforzadas con fibra de carbono, centrándose en un compuesto tejido ortogonal tridimensional (3D), con altas temperaturas internas de 25 grados C a 300 grados C y presiones internas no uniformes, de hasta 5.4 MPa. Al considerar los parámetros sensibles a la temperatura, incluidos el módulo de Young, la conductividad térmica y los coeficientes de expansión térmica, que se derivan de un elemento de volumen representativo (RVE) construido por uno mismo, se examinaron las frecuencias intrínsecas y los modos vibracionales en las boquillas compuestas. Los hallazgos revelan que los modos de 2 diámetros nodales (ND) y 3ND son influenciados por, mientras que los modos de flexión y torsión son predominantemente afectados por el módulo de corte. La temperatura y la presión interna exhiben efectos opuestos sobre las frecuencias modales. Cuando la temperatura de la pared interna aumenta de 25 grados C a 300 grados C, las frecuencias de 2ND y 3ND disminuyen en un promedio del 30.39%, mientras que las frecuencias de flexión y torsión disminuyen en un promedio del 54.80%, atribuible principalmente a la disminución del módulo. Se observaron cambios modales a ~150 grados C, donde el modo de flexión se desplaza al modo de primer orden. Más importante aún, la introducción de presiones internas no uniformes induce un aumento en el endurecimiento de la boquilla en el plano -plane, lo que lleva a un aumento aparente en las frecuencias promedio de 2ND y 3ND del 17.89% y 7.96%, mientras que los cambios en las frecuencias de flexión y torsión son despreciables. La temperatura donde los cambios modales se redujeron a ~50 grados C. La investigación realizada en este trabajo ofrece información crucial para evaluar la vida vibracional y el diseño de seguridad de los vehículos de vuelo hipersónico expuestos a vibraciones térmicas a alta temperatura.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro