FEM modeling of magnetic microwire and its using for stress monitoring inside the composite beam

Modelado FEM de microhilos magnéticos y su uso para la monitorización de tensiones en el interior de vigas de material compuesto

El artículo propuesto está dedicado a la evaluación de tensiones en el interior de la viga de material compuesto mediante el uso de sensores magnéticos de microhilos incrustados. Las tensiones interlaminares con valores elevados pueden producirse en el interior de las estructuras de material compuesto durante el funcionamiento. Es esencial controlar las tensiones y aumentar la vida útil de los materiales compuestos mediante la predicción utilizando los resultados de la investigación a partir de la estimación de la distribución de tensiones y también durante el funcionamiento utilizando los sensores basados en microhilos magnéticos embebidos. En este artículo se presentan los resultados de la distribución de tensiones mecánicas entre el recubrimiento de microhilos magnéticos y el núcleo, así como un análisis de la aplicación experimental de microhilos magnéticos en el interior de vigas de material compuesto.

INTRODUCCIÓN

La proporción de materiales compuestos en la industria de la ingeniería está muy extendida y sigue creciendo. Los materiales compuestos reúnen muchas propiedades ventajosas, por lo que se utilizan en la fabricación de equipos modernos de diversos tipos. A pesar de ello, también presentan varios inconvenientes. Una característica indeseable de los materiales compuestos es su falta de homogeneidad, el agrietamiento repentino dentro del material como resultado de la superación de la carga máxima. Una de las formas de evitar estas propiedades desfavorables es controlar la tensión de la estructura de material compuesto mediante la aplicación de microhilos magnéticos en el interior de la estructura. Para detectar las tensiones críticas, es posible incorporar los sensores de microhilos magnéticos dentro de la estructura de material compuesto durante el proceso de fabricación. Antes de utilizar los microhilos magnéticos para medir las tensiones de la estructura, es necesario conocer las propiedades mecánicas de los microhilos magnéticos y de la estructura.

Investigación de las propiedades mecánicas de los microhilos magnéticos

Antes de poder realizar los cálculos de resistencia, es necesario conocer la geometría exacta del microhilo magnético. Los microhilos magnéticos constan de un núcleo metálico y un revestimiento de vidrio [1]. La información más importante para la investigación de la tensión es la conexión entre el núcleo y el vidrio del microhilo magnético, por lo que el vidrio se retiró mecánicamente del microhilo magnético. Tras la eliminación mecánica del revestimiento de vidrio, se observó el núcleo con un microscopio electrónico (Figura 1).