Investigación
Comprender los materiales, diseñar cómo estudiarlos y aplicar ese conocimiento a problemas de ingeniería.
En CIMa combinamos caracterización experimental, simulación numérica y diseño mecánico para investigar el comportamiento de materiales, componentes y estructuras. Estudiamos cómo responden a las cargas, las vibraciones y las condiciones de servicio, y desarrollamos métodos y equipos cuando las herramientas disponibles no permiten responder a una pregunta de investigación.
Nuestra actividad se organiza en cuatro líneas complementarias.
Elastómeros, viscoelasticidad y vibraciones
Caracterizar la respuesta de los materiales cuando la carga cambia con el tiempo
Investigamos el comportamiento mecánico de elastómeros y otros materiales viscoelásticos, con especial atención a su respuesta dinámica y a su aplicación en componentes antivibratorios.
Estudiamos cómo influyen la frecuencia, la precarga y la amplitud de excitación en la rigidez y la disipación de energía. Combinamos ensayos y modelos para relacionar las propiedades del material con la respuesta del componente y comprender los fenómenos que aparecen a altas frecuencias.
Qué investigamos
- Caracterización del módulo dinámico complejo, la rigidez dinámica y el factor de pérdidas.
- Influencia de las condiciones de carga en la respuesta viscoelástica.
- Identificación de modelos para reproducir el comportamiento experimental.
- Efectos de inercia, resonancias internas y propagación de ondas en los ensayos y componentes.
Esta línea se apoya en el Laboratorio de Dinámica y Vibraciones de Alta Frecuencia —DINAF— y conecta con aplicaciones como el aislamiento de vibraciones y la evaluación de nuevos materiales elastoméricos.
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Metaestructuras y materiales fabricados por impresión 3D
Utilizar la geometría para modificar la respuesta mecánica y dinámica
Investigamos estructuras cuya respuesta depende tanto del material como de su arquitectura interna. La fabricación aditiva permite explorar geometrías celulares y configuraciones difíciles de obtener mediante procesos convencionales.
Combinamos diseño, simulación y ensayos para estudiar la relación entre geometría, proceso de fabricación y comportamiento mecánico. Buscamos comprender cómo pueden utilizarse estas variables para ajustar la rigidez, la deformación y la transmisión de vibraciones.
Qué investigamos
- Respuesta mecánica y dinámica de estructuras celulares y metamateriales.
- Influencia de la geometría, la orientación de fabricación y las propiedades del material.
- Propagación de ondas y posibilidades de atenuación de vibraciones en intervalos de frecuencia seleccionados.
- Comparación entre predicciones numéricas y resultados experimentales.
La observación de la estructura fabricada y de sus defectos complementa los ensayos y ayuda a interpretar las diferencias entre el diseño y el comportamiento real.
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Caracterización mecánica, fatiga y mecanismos de daño
Relacionar las propiedades del material con su resistencia y sus mecanismos de fallo
Estudiamos el comportamiento de materiales y componentes sometidos a cargas estáticas, variables y mantenidas en el tiempo. Investigamos los mecanismos que gobiernan la deformación, la iniciación y propagación de grietas y la rotura.
Combinamos ensayos mecánicos, análisis microestructural, observación de superficies de fractura y simulación numérica para interpretar la respuesta del material y evaluar la influencia de su fabricación y de las condiciones de servicio.
Qué investigamos
- Determinación de propiedades mecánicas mediante ensayos convencionales, miniaturizados y adaptados a geometrías específicas.
- Comportamiento a fatiga y evolución del daño bajo cargas repetidas.
- Influencia del ambiente y de la microestructura en la resistencia y la fractura.
- Análisis de fallos de componentes y contraste de los mecanismos propuestos con evidencias experimentales.
Entre los desarrollos del grupo se encuentran métodos basados en el ensayo miniatura de punzonado, ensayos de tracción circunferencial de anillos y sistemas para estudiar la fatiga con exposición simultánea a un medio electroquímico.
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Diseño de ensayos mecánicos singulares y fabricación de equipos
Crear herramientas experimentales para necesidades de investigación específicas
Diseñamos y desarrollamos métodos, utillajes y equipos de ensayo cuando una necesidad de caracterización requiere una solución propia. El trabajo comienza con la definición de la pregunta científica y abarca el diseño mecánico, la instrumentación, la fabricación, la integración y la puesta a punto.
La simulación y el análisis del sistema de medida acompañan este proceso para identificar cómo influye el montaje en los resultados y establecer procedimientos de ensayo adecuados.
Qué desarrollamos
- Equipos para la caracterización mecánica y dinámica de materiales.
- Utillajes para probetas pequeñas, componentes y geometrías no convencionales.
- Adaptaciones que combinan solicitaciones mecánicas y condiciones ambientales.
- Procedimientos de medida, validación e interpretación de resultados.
El prototipo CIMa de alta frecuencia, la celda electroquímica para fatiga por flexión rotativa y el equipo en desarrollo dentro de TYRECYCLE ilustran esta capacidad para transformar una necesidad científica en una herramienta experimental.
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Investigación conectada con aplicaciones
Estas líneas se desarrollan mediante proyectos competitivos, colaboraciones con otros grupos y contratos con empresas. Las necesidades de una aplicación orientan nuevas preguntas de investigación, y el conocimiento obtenido permite mejorar materiales, componentes y métodos de ensayo.