Estudio de modelos para la predicción de la vida a fatiga en laminados gruesos de CFRP con daño por mecanizado mediante termografía infrarroja.
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[1] Universidad Carlos III de Madrid
Universidad Carlos III de Madrid
Madrid, España
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[2] Universidad Politécnica de Valencia
Universidad Politécnica de Valencia
Valencia, España
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- Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 8, 2024, págs. 181-186
- Idioma: español
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Resumen
- español
En este trabajo se presenta un enfoque eficiente para la evaluación de la fatiga de materiales compuestos utilizados en estructuras ingenieriles. El objetivo es predecir la vida a fatiga de laminados poliméricos reforzados con fibras de carbón (CFRP) mediante termografía infrarroja. Para ello, se han preparado probetas de laminados de gran espesor representativas de la industria aeroespacial. El uso de este tipo de materiales en grandes estructuras implica la generación de uniones mecánicas, por lo que las probetas de estudio han sido taladradas con parámetros de corte variables generando distintos niveles de daño en el concentrador de tensiones. Así mismo, se ha estudiado la influencia del daño generado en el caso de apilados con probetas de titanio. Las probetas taladradas se han sometido a ensayos cíclicos en tensión, donde la termografía infrarroja destaca como una técnica no destructiva rápida y fácil de aplicar para evaluar el daño. Con los datos experimentales, se han aplicado diversos modelos de predicción disponibles recientemente en la literatura, obteniendo resultados prometedores al anticipar la vida a fatiga del laminado, especialmente en el caso de probetas con daño acumulado. Además, los modelos también permiten la estimación de la vida útil restante en condiciones de servicio, presentándose esta metodología como una valiosa herramienta para la gestión y el mantenimiento de estructuras a lo largo del tiempo. El error en la predicción de alguno de estos modelos es inferior al 20%, lo que es un muy buen resultado teniendo en cuenta la dispersión típica en los ensayos de fatiga. Los resultados de este estudio destacan la importancia de desarrollar modelos más avanzados y explorar aún más la aplicación práctica de la termografía infrarroja para evaluar la integridad del CFRP, incluso en presencia de daño, demostrando su potencial en aplicaciones industriales
- English
This work presents a promising approach for assessing the fatigue of composite materials used in engineering structures.
The aim is to predict the fatigue life of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates using infrared thermography.
To achieve this goal, representative thick laminate specimens typical of the aerospace industry have been prepared. The use of such materials in large structures involves the creation of mechanical joints, hence the specimens under study have been drilled with variable cutting parameters, generating different levels of damage at stress concentrators. Additionally, the influence of damage in the case of laminates stacked with titanium specimens has been investigated. The drilled specimens have been subjected to cyclic tension tests, where infrared thermography stands out as a rapid and easy-toapply non-destructive technique for assessing damage. With the experimental data, various prediction models recently available in the literature have been applied, yielding promising results in anticipating laminate fatigue life, especially in the case of specimens with accumulated damage. Furthermore, the models also allow for estimating the remaining service life under operational conditions, presenting this methodology as a valuable tool for structural management and maintenance over time. The prediction error of some of these models is less than 20%, which is a very good result considering the typical dispersion in fatigue tests. The results of this study emphasize the importance of developing more advanced models and further exploring the practical application of infrared th
- español
