Análisis de la influencia del diseño, material y fuerza de pretensado, en el comportamiento resistente del marco de una raqueta de tenis mediante el Método de los Elementos Finitos

Abstract

[ES] El empleo de materiales poliméricos reforzados con fibra para la fabricación de la raqueta de tenis de alta gama permite optimizar su diseño gracias a la mejora de parámetros como la rigidez y resistencia específicos. La aplicación de materiales avanzados ha permitido crear nuevos diseños del marco y la sección de la raqueta. El uso de estos materiales comenzó en la década de 1980 desbancando la tradicional madera. El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado es evaluar la influencia del diseño y el material empleado en la fabricación de la raqueta de tenis en el comportamiento resistente del marco. Asimismo, se analizará la influencia de la fuerza de pretensado. Para ello se empleará el software de elementos finitos Ansys APDL. En la elaboración de los modelos numéricos, se considerarán diversos diseños. El material a estudiar será en base a pre impregnados de fibra de vidrio/carbono/aramida. Se modelará la cuerda de la raqueta considerando diferentes valores de fuerza de pretensado. Finalmente, mediante el criterio de fallo de Hashin, se estudiará la influencia de estos parámetros sobre la resistencia del marco al recibir el impacto de la pelota.

[EN] The use of fiber-reinforced polymeric materials for the manufacture of the high-end tennis racquet makes it possible to optimize its design thanks to the improvement of parameters such as specific stiffness and strength. The application of advanced materials has made it possible to create new frame and racquet section designs. The use of these materials began in the 1980s, replacing traditional wood. The main objective of this Final Degree Project is to evaluate the influence of the design and the material used in the manufacture of the tennis racquet on the strength behavior of the frame. Also, the influence of the prestressing force will be analyzed. For this purpose, the finite element software Ansys APDL will be used. In the elaboration of the numerical models, different designs will be considered. The material to be studied will be based on glass/carbon/aramid fiber prepregs. The racket string will be modeled considering different values of prestressing force. Finally, by means of the Hashin failure criterion, the influence of these parameters on the resistance of the frame when receiving the impact of the ball will be studied.