Effect of Fiber Angle on Mechanical Properties of the Natural Fiber-Reinforced Polymer Through Numerical Analysis
Efecto del ángulo de fibra sobre las propiedades mecánicas del polímero reforzado de fibra natural a través del análisis numérico
Efeito do ângulo de fibra nas propriedades mecânicas do polímero reforçado com fibra natural por meio de análise numérica
| 2023 | |
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Fibra natural Materiales compuestos Análisis numérico Análisis de estructura Respuesta vibratoria Natural Fiber Composite Materials Numerical Analysis Structure Analysis Vibrational response Fibra natural Materiais compostos Análise numérica Análise de estrutura Resposta vibracional |
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| Español | |
| Universidad de Montevideo | |
| REDUM | |
| http://revistas.um.edu.uy/index.php/ingenieria/article/view/1192 | |
| Acceso abierto | |
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| author | Anas Nisar, Syed |
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| dc.description.en-US.fl_txt_mv | This study focuses on the mechanical behavior of natural fiber-reinforced polymer composites (NFRPs), which are gaining prominence as sustainable materials due to their biodegradability and eco-friendliness. In this study, we aimed to gain a profound understanding of the mechanical behavior of selected NFRPs. Static structural analysis was conducted to simulate tensile effects, while vibrational analysis was performed to predict natural frequencies. The results indicated that all fibers exhibited minimum stress at the 67.5° angle and maximum stress at the 22.5° angle during tensile testing. Additionally, minimum deformation occurred at the 0° angle, whereas maximum deformation was observed at the 67.5° angle. Interestingly, the NFRPs exhibited similar natural frequencies for the lower modes (1st and 2nd), with negligible alterations due to fiber angles. The core aim of this study is to showcase the practicality and viability of the investigated NFRPs by employing sophisticated finite element analysis to anticipate their material behavior beforehand, allowing for a comprehensive comparison of the natural frequencies, stresses, and deformations with traditional Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) composites, thereby exploring the potential of NFRPs as feasible alternatives. |
| dc.description.es-ES.fl_txt_mv | Este estudio se centra en el comportamiento mecánico de los compuestos de polímeros reforzados con fibra natural (NFRP), que están ganando prominencia como materiales sostenibles debido a su biodegradabilidad y eco-amistad. En este estudio, nuestro objetivo fue obtener una comprensión profunda del comportamiento mecánico de las NFRP seleccionadas. El análisis estructural estático se realizó para simular los efectos de tracción, mientras que el análisis vibratorio se realizó para predecir las frecuencias naturales. Los resultados indicaron que todas las fibras exhibieron estrés mínimo en el ángulo de 67.5 ° y el estrés máximo en el ángulo de 22.5 ° durante la prueba de tracción. Además, se produjo una deformación mínima en el ángulo de 0 °, mientras que se observó una deformación máxima en el ángulo de 67.5 °. Curiosamente, los NFRP exhibieron frecuencias naturales similares para los modos inferiores (1 y segundo), con alteraciones insignificantes debido a ángulos de fibra. El objetivo central de este estudio es mostrar la practicidad y la viabilidad de los NFRP investigados al emplear un análisis sofisticado de elementos finitos para anticipar su comportamiento material de antemano, lo que permite una comparación integral de las frecuencias naturales, tensiones y deformaciones con el polímero reforzado con fibra de carbono tradicional. (CFRP) Compuestos, explorando así el potencial de las NFRP como alternativas factibles. |
| dc.description.pt-BR.fl_txt_mv | Este estudo se concentra no comportamento mecânico dos compósitos poliméricos reforçados com fibra natural (NFRPs), que estão ganhando destaque como materiais sustentáveis devido à sua biodegradabilidade e eco-filidade. Neste estudo, pretendemos obter uma profunda compreensão do comportamento mecânico dos NFRPs selecionados. A análise estrutural estática foi realizada para simular efeitos de tração, enquanto a análise vibracional foi realizada para prever frequências naturais. Os resultados indicaram que todas as fibras exibiram tensão mínima no ângulo de 67,5 ° e tensão máxima no ângulo de 22,5 ° durante o teste de tração. Além disso, ocorreu deformação mínima no ângulo de 0 °, enquanto a deformação máxima foi observada no ângulo de 67,5 °. Curiosamente, os NFRPs exibiram frequências naturais semelhantes para os modos inferiores (1º e 2º), com alterações desprezíveis devido a ângulos de fibra. O objetivo central deste estudo é mostrar a praticidade e a viabilidade dos NFRPs investigados, empregando uma análise de elementos finitos sofisticados para antecipar seu comportamento material de antemão, permitindo uma comparação abrangente das frequências naturais, tensões e deformações com polímero de fibra de carbono tradicional (CFRP) Compostos, explorando assim o potencial dos NFRPs como alternativas viáveis. |
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The core aim of this study is to showcase the practicality and viability of the investigated NFRPs by employing sophisticated finite element analysis to anticipate their material behavior beforehand, allowing for a comprehensive comparison of the natural frequencies, stresses, and deformations with traditional Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) composites, thereby exploring the potential of NFRPs as feasible alternatives.Este estudio se centra en el comportamiento mecánico de los compuestos de polímeros reforzados con fibra natural (NFRP), que están ganando prominencia como materiales sostenibles debido a su biodegradabilidad y eco-amistad. En este estudio, nuestro objetivo fue obtener una comprensión profunda del comportamiento mecánico de las NFRP seleccionadas. El análisis estructural estático se realizó para simular los efectos de tracción, mientras que el análisis vibratorio se realizó para predecir las frecuencias naturales. Los resultados indicaron que todas las fibras exhibieron estrés mínimo en el ángulo de 67.5 ° y el estrés máximo en el ángulo de 22.5 ° durante la prueba de tracción. Además, se produjo una deformación mínima en el ángulo de 0 °, mientras que se observó una deformación máxima en el ángulo de 67.5 °. Curiosamente, los NFRP exhibieron frecuencias naturales similares para los modos inferiores (1 y segundo), con alteraciones insignificantes debido a ángulos de fibra. El objetivo central de este estudio es mostrar la practicidad y la viabilidad de los NFRP investigados al emplear un análisis sofisticado de elementos finitos para anticipar su comportamiento material de antemano, lo que permite una comparación integral de las frecuencias naturales, tensiones y deformaciones con el polímero reforzado con fibra de carbono tradicional. (CFRP) Compuestos, explorando así el potencial de las NFRP como alternativas factibles.Este estudo se concentra no comportamento mecânico dos compósitos poliméricos reforçados com fibra natural (NFRPs), que estão ganhando destaque como materiais sustentáveis devido à sua biodegradabilidade e eco-filidade. Neste estudo, pretendemos obter uma profunda compreensão do comportamento mecânico dos NFRPs selecionados. A análise estrutural estática foi realizada para simular efeitos de tração, enquanto a análise vibracional foi realizada para prever frequências naturais. Os resultados indicaram que todas as fibras exibiram tensão mínima no ângulo de 67,5 ° e tensão máxima no ângulo de 22,5 ° durante o teste de tração. Além disso, ocorreu deformação mínima no ângulo de 0 °, enquanto a deformação máxima foi observada no ângulo de 67,5 °. Curiosamente, os NFRPs exibiram frequências naturais semelhantes para os modos inferiores (1º e 2º), com alterações desprezíveis devido a ângulos de fibra. 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