Caracterización y modelización de adhesivos hiperelásticos, y su aplicación en uniones estructurales de alta flexibilidad
- Autores: Francisco Javier Simón Portillo
- Directores de la Tesis: Miguel Sánchez Lozano (dir. tes.), Lucas F. M. da Silva (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Miguel Hernández de Elche ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Silvia de la Flor López (presid.), Ángel Luis Martin López (secret.), Juan Carlos del Real Romero (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales y de Telecomunicación por la Universidad Miguel Hernández de Elche
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RediUMH
- Resumen
El interés en las uniones adhesivas ha crecido significativamente en el ámbito industrial, y su aplicación se está expandiendo en industrias como la ferroviaria, automotriz y aeroespacial. En particular, el uso de adhesivos flexibles se ha convertido en una tendencia en la industria debido a las ventajas que ofrecen, a pesar de estar menos estudiados que los adhesivos rígidos. Sin embargo, el diseño de estas uniones adhesivas sigue siendo un desafío para los ingenieros debido a que los adhesivos flexibles se encuentras menos estudiados, y no se cuenta en muchos casos con daros suficientes para predecir su comportamiento. Los modelos existentes desarrollados para adhesivos rígidos no pueden predecir con precisión el comportamiento de uniones con adhesivos flexibles, que presentan un bajo modulo elástico, incompresibilidad y grandes deformaciones hasta la rotura. Dado que las simulaciones numéricas se están convirtiendo en una parte integral del diseño de componentes, los ingenieros se enfrentan constantemente al reto de elegir el modelo adecuado, ya que es un requisito para obtener buenas predicciones numéricas.
Ante esta situación, la presente tesis doctoral se centra en la caracterización mecánica de adhesivos con comportamiento hiperelástico y se busca determinar las leyes de comportamiento más adecuadas para su inclusión en modelos de simulación. En primer lugar, se realiza un plan de ensayos con probetas sencillas con configuraciones uniaxial y planar, diseñadas para medir el comportamiento no lineal de los adhesivos tanto a tracción como a cizalladura pura respectivamente. A diferencia de la probeta uniaxial, regulada por la norma de ensayo (ISO-37), para la probeta planar no existe una norma específica. Por tanto, en una primera fase de esta investigación se propone llevar a cabo ensayos con probetas de diferentes dimensiones (ancho-longitud) para evaluar cómo afectan estas dimensiones a los resultados obtenidos.
Se utilizan entonces modelos de elementos finitos para ajustar las leyes de comportamiento del material hiperelástico. Se realizan modelos de las probetas de halterio y planar utilizando diferentes leyes de comportamiento hiperelásticas. Se sigue un procedimiento de ajuste, y se determina que modelo se aproxima mejor a los datos experimentales.
Una vez ajustado el modelo hiperelástico, debería ser posible utilizarlo para simular el comportamiento de diferentes configuraciones de uniones. Para validar el modelo de material seleccionado, se modelizan uniones de simple solape (SLJ) y pelado (DCB) con diferentes espesores de adhesivo, comparando los resultados con los obtenidos experimentalmente mediante el ensayo de probetas con las mismas configuraciones.
Tras la comprobación del correcto funcionamiento del modelo, se simulan uniones sometidas a diferentes esfuerzos. Además, se ha probado la metodología desarrollada usándola para caracterizar otros tipos de adhesivos hiperelásticos, y para caracterizar la influencia de diferentes condiciones ambientales.
Finalmente, con el objetivo de evaluar la aplicabilidad de lo desarrollado en esta tesis, se realizan estudios de uniones utilizadas en carrocerías de vehículos industriales, obteniendo buenos resultados.
