Modelado del Comportamiento Mecánico de un Material Compuesto Polimérico Natural Mediante Modelos Micromecánicos

Este proyecto de tesis doctoral se centra en abordar el reto de la sustentabilidad mediante el desarrollo de materiales compuestos de alto rendimiento a partir de recursos naturales renovables, en este caso, fibras de bambú Guadua Angustifolia Kunth (GAK) reforzando una matriz de polipropileno. El problema principal radica en la dificultad de aplicar modelos micromecánicos existentes, desarrollados para refuerzos inorgánicos, a fibras naturales debido a su alta variabilidad morfológica y mecánica (no cilíndricas, módulo variable, distribución heterogénea). El objetivo es predecir el módulo elástico y la resistencia a la tracción del compuesto inyectado mediante un modelo micromecánico analítico. Este modelo será ajustado para determinar el factor de eficiencia de refuerzo ($\xi$), incorporando los efectos de la distribución de longitudes y orientaciones de la fibra. Adicionalmente, se estimará el esfuerzo cortante interfacial (IFSS) usando ensayos macromecánicos y modelos como Kelly–Tyson y Bowyer–Bader. La metodología incluye la caracterización morfológica y reológica de la fibra y el compuesto, el desarrollo del algoritmo predictivo, la validación numérica y la simulación del proceso de inyección, culminando en la producción a escala de laboratorio de un producto comercial con el nuevo material.<br/><br/><b>Objetivo</b>: <br/>Modelar el comportamiento mecánico de un material compuesto polimérico natural, específicamente polipropileno reforzado con fibras cortas de bambú (GAK), utilizando modelos micromecánicos analíticos para predecir su módulo elástico y resistencia a la tracción, con el fin de facilitar su aplicación comercial.<br/><br/><b>Líneas de investigación</b>: <br/>Simulación y modelación de materiales compuestos