Study of composite stiffened panels in postbuckling regime
- Autores: Jose Antonio Reinoso Cuevas
- Directores de la Tesis: Federico Paris Carballo (dir. tes.), Antonio Blázquez Gámez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2012
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Cañas Delgado (presid.), Vladislav Mantič (secret.), Antonio Joaquim Mendes Ferreira (voc.), Ekkehard Ramm (voc.), Silvestre Taveira Pinho (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Resumen En los ultimos años, un creciente interes por el uso de los materiales compuestos es claramente apreciable. Estos materiales ofrecen numerosas ventajas en relacion con los materiales metalicos como consecuencia de sus mas elevados ratios de rigidez y resistencia en relacion al peso. Por todo ello, los materiales compuestos han sido extensivamente empleados en numerosas aplicaciones industriales como son los paneles rigidizados, los cuales estan concebidos para su uso en componentes donde el peso sea un factor preponderante en el desarrollo de la forma estructural como son partes de fuselaje o paneles de las alas de las aeronaves. Un conocimiento exhaustivo del comportamiento estructural de estos paneles contribuira a un mayor aprovechamiento de la potencial capacidad portante de los mismos en regimen de postpandeo. Consecuentemente, importantes mejoras en terminos de eciencia estructural de las aeronaves podran alcanzarse en diseños futuros.
El trabajo desarrollado en esta tesis se encuentra enmarcado en el contexto del analisis estructural de paneles rigidizados de material compuesto en regimen de postpandeo hasta el colapso. Con esten, varios especmenes sometidos a diferentes condiciones de carga han sido analizados experimental y numericamente.
Desde el punto de vista experimental, los paneles bajo estudio han sido ensayados hasta el colapso. Primero, derivado de las observaciones experimentales, se ha determinado una pronunciada dependencia de la forma de la deformada de los paneles en la evolucion en postpandeo con respecto a las imperfeciones geometricas iniciales. Es por ello que una metodología para la consideracion de la geometra real del panel es propuesta. Segundo, en el contexto de la investigacion de la iniciaci on y propagacion del daño en estos componentes, los procesos de despegue en las uniones piel/rigidizador que conducen al colapso estructural del panel son caracterizados mediante tecnicas de ultrasonidos a varios niveles de carga.
Desde el punto de vista computacional, se han desarrollado diversos modelos numericos basados en el MEF empleando diversas estrategias de analisis. En particular, las opciones de modelado Shell-solid-shell y dos elementos shell de 7-parametros (basados en los trabajos de los Profesores Bischo y Ramm y colaboradores) son desarrolladas y satisfactoriamente empleadas. Estas opciones de modelado proporcionan estimaciones mas precisas del campo tensional en las uniones piel/rigidizador que pudieran orginar la activacion de los diferentes mecanismos de fallo en el componente. Las principales caractersticas de estas aproximaciones son investigadas en diversas aplicaciones numericas concernientes al postpandeo de paneles rigidizados de material compuesto. Finalmente, con el fin de modelar el proceso de daño en estos componentes, una metodología de analisis computacional empleando un enfoque global-local es propuesta, en particular, las denominadas Submodeling y Shell-to-Solid Coupling implementadas en ABAQUS.
Esta metodología global-local persigue establecer un procedimiento sistematico de analisis numrico que permita aumentar la eficiencia en terminos computacionales al considerar no linealidades materiales y geometricas en las simulaciones a nivel local.
