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21 / feb. / 2017

Análisis del comportamiento a compresión después de impacto de laminados delgados de material compuesto


Análisis del comportamiento a compresión después de impacto de laminados delgados de material compuesto


Proyecto de investigación aplicada que engloba un proyecto financiado por la FIDAMC e Innovation Works llamado ILIA (Investigación y desarrollo de una nueva metodología de ensayos de Laminados ImpActados), y la Tesis Doctoral de Marina Remacha sobre compresión después de impacto (CAI) en la Universidad Carlos III de Madrid.

Motivación y Objetivos

La norma ASTM D7137 del ensayo de CAI (“Compression After Impact”) solo permite ensayar laminados mayores de 4mm, pero existen numerosas aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales con espesores incluso menores de 2mm. El principal objetivo fue diseñar y validar un nuevo útil de CAI que permitiera ensayar laminados delgados.

Además, se analizó el potencial del útil desarrollado y se estimó su rango de aplicación. Finalmente, se realizaron modelos de elementos finitos en Abaqus con progresión del daño y se correlaron con ensayos con delaminaciones artificiales.

Actividades Principales

  • Análisis del daño para varias energías de impacto y para distintos espesores. Ensayos de impacto para determinación de la energía de daño apenas visible.
  • Diseño y análisis del nuevo útil consistente en un soporte con nervios verticales que ayuda a retrasar el pandeo sin interferir con el daño.
  • Validación del útil desarrollado mediante la comparación de ensayos de probetas mayores de 4mm realizados con este nuevo útil y con el útil de la norma.
  • Comprobación de beneficios en los resultados al ensayar laminados delgados.
  • Estimación del rango de aplicación.
  • Desarrollo de modelos numéricos y de ensayos de probetas con delaminación artificial para comprender el comportamiento de la progresión del daño y comprobar los espesores límite de cada útil.

Conclusiones y Aplicación

En este proyecto, se diseñó y se validó un nuevo útil de CAI para ensayar laminados delgados. Mientras que con el útil de la norma no es posible ensayar probetas menores de 4mm de espesor, con el útil desarrollado se pueden ensayar probetas impactadas de menos de 1,5mm de espesor, ya que se retrasa el pandeo global (aunque se permite el pandeo local del sublaminado).

Además, se propuso un modelo numérico con progresión de daño de bajo coste computacional que correló adecuadamente con los ensayos con delaminación artificial realizados; y se comprobó que la progresión de la delaminación se produce sin interferencia.

Finalmente, se ha fabricado un nuevo útil con el mismo concepto, mejorando los materiales, que se está utilizando en diversos proyectos en los que es necesario realizar ensayos de CAI de laminados delgados de material compuesto.



Publicación Científica

  • REMACHA, M.; SÁNCHEZ-SÁEZ, S.; LÓPEZ-ROMANO, B.; BARBERO, E.: A new device for determining the compression after impact strength in thin laminates. Composite Structures 127 (2015) 99-107.

Patente

  • CASTRO, M.; REMACHA, M. Útil para ensayos de compresión después de impacto. (10/02/2012) PCT/ES2012/070087.


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