El módulo cuenta. Teoría de vigas. Diseños rígidos.
Selección de materiales para estructuras rígidas. La rigidez es el módulo por el momento de inercia. Con materiales de módulo alto se consiguen estructuras rígidas más delgadas.
Selección de material por rigidez
Por módulo: cerámica, acero, titanio, fundición, aluminio, magnesio, plásticos de ingeniería y, por último, plásticos de gran consumo.
Principios clave.
Módulo de referencia
El acero al carbono tiene el módulo más alto entre los materiales corrientes.
Amortiguación de vibraciones
La fundición amortigua bien y mantiene una rigidez razonable.
Rígido y ligero
El titanio tiene el 55 % del módulo del acero y el 56 % de su densidad.
Ligero, menos rígido
El aluminio tiene el 35 % del módulo del acero.
El más ligero, con E bajo
La densidad más baja, pero también un módulo bajo.
Anisótropo
En los composites la rigidez depende de la dirección de las fibras.
El plástico más rígido
El PEEK está entre los plásticos de ingeniería más rígidos.
E = 8-12 GPa
La fibra de vidrio triplica el módulo del plástico.
Construcción
Material rígido a escala de construcción.
Preguntas frecuentes
Por módulo: cerámica, acero, titanio, fundición, aluminio, magnesio, plásticos de ingeniería y, por último, plásticos de gran consumo.
Es la rigidez por unidad de masa. Acero y aluminio andan casi a la par; el berilio y los composites son los más altos.
La dimensión entra al cubo y pesa mucho más que el módulo. Doblar el espesor multiplica por 8 la rigidez; cambiar de material, como mucho por 3.
La fibra de carbono es rígida en la dirección de las fibras y débil en la transversal. Para equilibrarla, lamine a 45° combinado con 0/90°. Es una aplicación premium.
Sin refuerzo, los más rígidos son el PEEK, el PEI y el PSU. Con fibra de vidrio suben de 3 a 5 veces, y con fibra de carbono aún más.
El acero es el metal rígido más barato. El aluminio cuesta menos pero es menos rígido. Los composites son caros, aunque su módulo específico es alto.
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