Ingeniero Civil Mecánico / Reducir la cantidad de ruido a la que está expuesta una persona es de suma importancia, porque la exposición a sonidos de alta intensidad produce efectos nocivos para la salud, tales como: sordera, estrés, depresión e incremento del riesgo de problemas cardiovasculares. Debido a lo mencionado anteriormente, nace la motivación de realizar un trabajo de título relacionado con la aislación de sonido. Existe un campo de la acústica llamado acústica-estructural que estudia la aislación del sonido a través del uso de elementos estructurales. Uno de ellos son los llamados paneles tipo sándwich. Dichos paneles, están hechos de dos placas planas y un núcleo en su interior que normalmente se compone de lana de vidrio o algún material que tenga la capacidad de absorber el sonido. El problema que presentan las placas con núcleo de lana de vidrio es su imposibilidad de ser utilizadas como elementos estructurales debido a su baja resistencia mecánica. Considerando estas limitaciones, se han hecho modelos analíticos de paneles tipo sándwich con una estructura interna reticular con materiales que poseen mejores propiedades mecánicas, los cuales han mostrado tener un mejor desempeño que aquellos con materiales tradicionales. El trabajo de título se genera con el objetivo de modelar usando el método de elementos finitos, un panel acústico tipo sándwich de aluminio que posee una estructura interna reticular y validarlo mediante mediciones experimentales. El sonido generado en un panel es proporcional a su respuesta vibratoria. Por lo tanto, se estudian las vibraciones del panel como una medida del sonido generado. El panel, permite aislar el sonido y además sirve como elemento estructural, lo cual le permite tener aplicaciones en el fuselaje de un avión, plantas industriales, casas modulares, entre otros. Para lograr el objetivo antes descrito, se realiza un montaje experimental para medir, por medio de un ensayo de impacto, las frecuencias naturales y modos normales del sistema en condiciones de borde libre-libre. Dicho montaje tiene por objetivo ser un referente para el ajuste del modelo numérico. Luego de los ajustes, se realiza un segundo montaje, en el cual el panel se somete a condiciones de empotramiento y excitación por medio de un agitador. Este montaje tiene como fin corroborar que el modelo entregue resultados con una correlación aceptable con las mediciones. Los resultados obtenidos permiten validar el modelo de elementos finitos, ya que el modelo presenta correlaciones altas en los valores de las frecuencias naturales y modos de vibración con respecto a las mediciones experimentales. De acuerdo a lo anterior, el modelo puede ser utilizado para estudiar el comportamiento del panel bajo otras condiciones de borde y excitación que sean de interés.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Una estructura tipo sándwich consiste en dos placas exteriores delgadas de un material A y un núcleo grueso de material B (pudiendo ser ambos iguales), los que se unen con el uso de adhesivos en configuración A-B-A. Entre sus características destaca su excelente relación peso-resistencia, lo que ha hecho que tal tipo de construcción sea ampliamente usado en fuselaje de aviones, mamparos de barcos, incluso su uso se ha extendido a la construcción de aspas de turbinas eólicas. La delaminación es un problema que ataca a este tipo de estructuras y consiste en el despegamiento entre las placas exteriores y el núcleo, cuyo origen puede ser un golpe que pudiera sufrir la estructura o una fabricación defectuosa, entre otros. Detectar este tipo de falla es fundamental para evitar la falla catastrófica de la estructura para lo cual existen algoritmos de identificación de daño que utilizan los modos normales de vibración de la placa. Estos métodos requieren, en primer lugar, generar un modelo numérico o analítico que reproduzca los modos de vibración de la estructura con y sin daño. El objetivo general del presente trabajo es desarrollar un modelo numérico en Elementos Finitos de un panel tipo sándwich de capas externas de fibra de carbono con un núcleo de material Nomex. Para alcanzar el objetivo general se plantean como objetivos específicos aprender a usar el software de elementos finitos, desarrollar modelo con y sin daño tipo delaminación y ajustar el modelo a las mediciones experimentales existentes del panel. La metodología del proceso consiste en primer lugar aprender a usar el software de elementos finitos escogido, seguido del desarrollo del modelo, la determinación de las propiedades de los materiales o parámetros del modelo, el ajuste con datos experimentales y finalmente la evaluación del modelo. En caso de que la evaluación no sea positiva se vuelve a ajustar los parámetros del modelo y se repite el proceso. Respecto a los resultados, se obtienen correlaciones numérico-experimentales satisfactorias de 4 modos en el caso sin delaminación y 3 modos para el caso con delaminación.