Análisis del comportamiento a tracción interlaminar de laminados de carbono
- Autores: David Ranz Angulo
- Directores de la Tesis: Jesús Cuartero Salafranca (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ramón Zaera Polo (presid.), Luis Castejón Herrer (secret.), Enrique Barbero Pozuelo (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La presente tesis se lleva a cabo el análisis del comportamiento interlaminar de laminados de carbono, tanto desde un punto de vista experimental, como desde un punto de vista numérico.
Experimentalmente, se utiliza la norma ASTM D6415 para determinar la resistencia a la tracción interlaminar (ILTS). Se profundiza en la formulación analítica que subyace tras ella para el cálculo de la ILTS y cómo afectan los diferentes parámetros y consideraciones en el resultado final. También se estudia cómo afecta la variación del espesor en la ILTS. Además se analiza la utilización de la técnica de cosido denominada tufting, para la mejora de la ILTS, evaluando la influencia de diferentes densidades de cosido. Se estudia el efecto de orientaciones 0º/90º con diferentes anchuras de probeta, que pueden generar tensiones de cortadura interlaminar que afecten a la resistencia final de las probetas curvas. Los ensayos realizados se monitorizan mediante técnicas de emisión acústica y de extensometría, con el objeto de tener un mejor conocimiento del comportamiento de la probeta durante todo el proceso de carga.
Desde el punto de vista numérico, se muestra la aproximación realizada utilizando modelos numéricos de simulación que incorporan elementos cohesivos. Se estudia la sensibilidad de los modelos cohesivos de zona a la variación de diferentes parámetros clave, tales como, la longitud de elemento, la tasa de liberación de energía o la rigidez de la interfase Se justifica la utilización de modelos bidimensionales frente a los tridimensionales, comparando la precisión de los resultados obtenidos de ILTS y CBS (resistencia de viga curva) con los resultados experimentales, además del coste computacional requerido. A partir de las carencias detectadas en los modelos cohesivos convencionales, en cuanto a la predicción del comportamiento post-fallo de los modelos utilizados, se plantea un nuevo modelo que se adapte a las geometrías curvas e introduzca nuevas consideraciones de comportamiento del material. Además, se plantea una aproximación cohesiva al efecto del cosido mediante tufting para el refuerzo de las propiedades interlaminares. Los resultados obtenidos del modelo mejorado con y sin cosido, se comparan con los que fueron obtenidos experimentalmente. También se utiliza este modelo para determinar el inicio de la delaminación, así como la influencia que tiene en el valor de CBS la presencia de apilamientos con muy diferentes rigideces que puede dar lugar al no deseado efecto borde libre. Con este propósito, se desarrollan modelos con diferentes espesores y anchuras, puesto que según el planteamiento teórico del borde libre, con el incremento de la anchura del laminado se va a aumentar el valor de las tensiones de cortadura interlaminar inducidas.
