Análisis de laminados de materiales compuestos con precarga en su plano y sometidos a impacto

• Autores: Shirley Kalamis García Castillo
• Directores de la Tesis: Enrique Barbero Pozuelo (dir. tes.), Carlos Navarro Ugena (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2007
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Fernández Sáez (presid.), Ramón Zaera Polo (secret.), María Henar Miguélez Garrido (voc.), Luis Castejón Herrer (voc.), Josep Costa i Balanzat (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • En esta Tesis Doctoral se ha estudiado el comportamiento frente impacto de alta velocidad de elementos estructurales fabricados con materiales compuestos que trabajan con precarga en su plano. Para la realización de este estudio se consideraron tres laminados de materiales compuestos: un laminado cuasi-isótropo de fibra de vidrio "E" en matriz viniliester, un laminado cuasi-isótropo de fibra de carbono en matriz epoxi (AS4/8552) y un laminado de tejido de fibra de vidrio "E" en matriz poliéster. Para determinar el comportamiento frente a impacto de alta velocidad de estos laminados se evaluaron experimentalmente: la velocidad residual del proyectil, el límite balístico y la extensión del área dañada. A partir de estos ensayos se estableció una metodología para la realización de ensayos de impacto sobre laminados precargados, que incluye un estudio para el diseño óptimo de la geometría de probeta a utilizarse en los ensayos de impacto sobre laminados precargados. Mediante la modificación de modelos analíticos existentes en la literatura en abierto se desarrolló un modelo ingenieril basado en criterios energéticos que considera la presencia de una precarga en el plano y que permite estimar la velocidad residual, el límite balístico, el tiempo de contacto entre el proyectil y el laminado, la fuerza de contacto máxima y las contribuciones de los diferentes mecanismos de absorción de energía que actúan en el fenómeno de impacto. Este modelo de validado con los resultados experimentales, y ha permitido analizar la influencia de la precarga en el comportamiento frente a impacto al evaluar la velocidad residual, el límite balísitco y el tiempo de contacto. ------------------------------------------------- In this PH.D. thesis the behavior of structural elements with preload in the plane has been studied under the impact of high velocity. For the realization of this study three laminate of composite materials were considered; specifically: a quasi-isotropic laminate of glass fibre "E" reinforced with vinylester resin, a quasi-isotropic laminate of carbon fibre (AS4/8552) reinforced with epoxi and a woven laminate of glass fibre "E" reinforced with polyester resin. To determine the behavior under impact of high velocity of these laminates preload were evaluated experimentally: the residual velocity, the ballistic limit and the extension of damage area. With the development of these tests a methodology was established fot the realization of high velocity impacts in preloading laminate, that it includes a study for the design of the specimen geometry for the impact test in laminates in preloading. By means of the modification of existent analytic models found in the literature, in this PH.D. thesis a simplified model was developed, which is based in approaches energy. This model considers the presence of a preload in the plane and allowed to estimate: the residual velocity, the contact time between the projectile and the laminate, the maximum force of contact and the contributions of the different energy mechanisms that play role in the impact phenomenon. This model was contrasted with the experimental results, evaluating: the residual speed, the ballistic limit and the projectile-laminate contact time.