Caracterización mecánica de la tenacidad a la fractura en modo I de laminados impresos multidireccionales de fibra continua

• Santos, Jonnathandario ^[1] ; Córdova Narváez, Luis ^[1] ; Quichimbo , José ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica Salesiana

     Universidad Politécnica Salesiana

     Cuenca, Ecuador

     
• Localización: ACI Avances en Ciencias e Ingenierías, ISSN-e 2528-7788, ISSN 1390-5384, Vol. 17, Nº. 2, 2025
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Mechanical characterization of mode I fracture toughness in multidirectional printed continuous fiber laminates.
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  • español

    El mecanismo de fallo por delaminación entre capas representa uno de los más críticos en materiales compuestos laminados (FRP), fenómeno que ha motivado el desarrollo de numerosos estudios al respecto. Ciertamente gran cantidad de literatura aborda esta fenomenología en compuestos unidireccionales. Sin embargo, bajo condiciones reales de servicio, un compuesto laminado puede iniciar y propagar fractura en interfases con orientaciones de fibra distintas. El presente estudio aborda la caracterización experimental de la tenacidad a la fractura en modo I de un material compuesto de fibra continua manufacturado mediante proceso de manufactura aditiva (AM), definiendo configuraciones con interfases multidireccionales. Se detalla el proceso del diseño de laminados de probetas de doble viga en voladizo (DCB), garantizado un proceso de crecimiento de grieta estable y confinado en un mismo plano. La metodología de diseño es validada mediante un proceso de caracterización mecánica, empleando las configuraciones de laminado con las estimaciones adecuadas para un proceso de caracterización valido. La morfología de fractura de las muestras representativas de cada configuración es analizada mediante microscopia electrónica de barrido (SEM), evidenciando ciertas similitudes entre las imágenes y mecanismos de fallos específicos entre las muestras.

  • English

    The delamination failure mechanism between layers is one of the most critical in laminated fiber-reinforced polymer (FRP) composites, a phenomenon that has driven numerous research efforts. While a large body of literature focuses on this issue in unidirectional laminates, in-service conditions often lead to fracture initiation and propagation at interfaces with different fiber orientations. This study presents the experimental characterization of mode I fracture toughness in a continuous fiber composite manufactured through Additive Manufacturing (AM), defining configurations with multidirectional interfaces. The laminate design process for Double Cantilever Beam (DCB) specimens is detailed, ensuring stable and planar crack propagation. The proposed design methodology is validated through mechanical testing, employing laminate configurations that meet appropriate evaluation criteria. Fracture morphology of representative samples from each configuration is analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM), revealing similarities in surface features and specific failure mechanisms across the samples.