Para el sexagésimo noveno de los webinars de AEMAC realizado el pasado 23 de Enero donde diseminamos el conocimiento en materiales compuestos de nuestros Asociados, contamos con Fernando Naya de la Universidad Carlos III de Madrid
En el webinar titulado «Estudio experimental de la rotura de fibras en la resistencia de los materiales compuestos de matriz termoplástica sometidos a compresión después de impacto» se analiza la resistencia residual de las estructuras de material compuesto tras sufrir un impacto de baja velocidad y como su tolerancia al daño constituyen un parámetro de diseño fundamental en la industria aeronáutica. En el caso de un impacto a baja velocidad en las estructuras fabricadas a partir de laminados de material compuesto, se inducen diversos mecanismos de daño, incluyendo fisuración de la matriz, delaminación y rotura de fibras.
A pesar de la importancia crítica de comprender la influencia de cada tipo de daño en la resistencia residual del laminado, solo un número limitado de estudios ha intentado cuantificar estos efectos de manera experimental. Para abordar esta brecha de investigación, en UC3M han desarrollado una metodología novedosa capaz de replicar la extensión y la forma del daño causado por un impacto a baja velocidad, preservando al mismo tiempo la integridad de las fibras. Esta innovación se logra mediante la aplicación de corrientes eléctricas inducidas, lo que permite una simulación controlada del daño sin comprometer la integridad estructural de las fibras. La investigación compara la rigidez y resistencia residual de laminados AS4/PEEK sometidos a impactos de baja velocidad y a corrientes inducidas, bajo condiciones de daño equivalente. Los hallazgos revelan que la rotura de fibras influye significativamente en la pérdida de rigidez del laminado, pero no en su resistencia. Además, los resultados confirman que la delaminación es el principal factor determinante de la degradación de la resistencia en el material dañado.
Por otro lado, aunque la rotura de fibras no determina la resistencia a compresión después de impacto del laminado, su papel en el origen y desarrollo de la delaminación durante un impacto de baja velocidad no está del todo claro. Para ello, se ha desarrollado un modelo de elementos finitos que reproduce el impacto de baja velocidad y permite evaluar la interacción entre los diferentes mecanismos de fallo asociados a dicho evento (i.e. rotura de fibras, rotura de matriz y delaminación). Los análisis para métricos revelan que la rotura de fibras de la capa inferior (opuestas al impacto) produce un aumento repentino de la rotura de matriz, lo cuál a su vez desencadena un aumento de la delaminación en el material. Además, la carga máxima alcanzada en el impacto de baja velocidad viene claramente determinada por la rotura de las fibras de dicha capa.
Para conocer en más detalle los resultados obtenidos por el Grupo de Investigación Dinámica de Estructuras Ligeras de la Universidad Carlos III de Madrid os recomendamos visualizar el video íntegro en YouTube y descargar la ponencia. (EXCLUSIVA PARA ASOCIADOS DE AEMAC)
Y para asistir al próximo «Ensayos biaxiales tracción-compresión con probetas cruciformes y su aplicación a la caracterización de la respuesta a cortadura».
