Análisis del comportamiento a compresión después de impacto (CAI) de laminados delgados
| العنوان: | Análisis del comportamiento a compresión después de impacto (CAI) de laminados delgados |
|---|---|
| المؤلفون: | Remacha Jiménez, Marina |
| المساهمون: | Sánchez Sáez, Sonia, Barbero Pozuelo, Enrique, Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras, UC3M. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras |
| المصدر: | e-Archivo. Repositorio Institucional de la Universidad Carlos III de Madrid instname |
| سنة النشر: | 2018 |
| مصطلحات موضوعية: | Ingeniería Mecánica, Thin laminates, Laminados delgados, Ensayo de materiales, Numerical models, Compression after impact, Materiales compuestos, Compresión después de impacto, Ingeniería Industrial, Análisis numérico, Composites |
| الوصف: | Las estructuras de material compuesto gozan de unas propiedades mecánicas específicas excelentes; sin embargo, el daño producido por un impacto de baja velocidad puede suponer un importante decremento de la resistencia residual, incluso cuando dicho daño sea difícilmente detectable. Dicha reducción es especialmente importante frente a cargas de compresión; por ello, es necesario estudiar la respuesta de estructuras de material compuesto frente a este tipo de carga. Para conocer la resistencia residual de la estructura y, por lo tanto, su tolerancia al daño, se utilizan los ensayos de compresión después de impacto. En la literatura existen diferentes procedimientos para realizar este tipo de ensayos pero, en general, no son adecuados para ensayar laminados delgados de material compuesto. La presente Tesis Doctoral analiza el comportamiento frente a compresión después de impacto de laminados delgados. Para conseguir este cometido, se realizan ensayos experimentales y modelos numéricos, a través de los cuales se comprende mejor la naturaleza del problema, y se propone una nueva metodología que resuelve el problema de ensayo de laminados delgados. En primer lugar, se analiza el comportamiento a impacto de baja velocidad de laminados de material compuesto en función del espesor. Adicionalmente, se define la energía para la que se produce un daño al límite de la detectabilidad, por el peligro que supone este tipo de daño en la integridad de las estructuras. A continuación, se diseña un nuevo útil de compresión después de impacto para ensayar laminados delgados, consistente en un conjunto de elementos protuberantes que estabilizan la probeta. Esta solución de diseño se valida mediante la comparación de los resultados experimentales obtenidos mediante el útil desarrollado, con los obtenidos con la normativa estandarizada, para probetas como las permitidas por la norma, es decir, mayores de 4 mm. Una vez validada la nueva metodología, se valora su potencial para el análisis de laminados delgados y se estima su rango de aplicación, estudiando la carga crítica de pandeo en relación a la carga de rotura. Se logra disponer de un nuevo útil que proporciona resultados similares a los habituales para probetas normales mientras que, simultáneamente, mejora sustancialmente los resultados experimentales obtenidos para probetas delgadas. Finalmente, se analiza en detalle el comportamiento de la progresión de la delaminación en laminados dañados, realizando ensayos de compresión en probetas con defectos artificiales y utilizando modelos numéricos que consideran evolución de daño intralaminar e interlaminar. Para validar dichos modelos, se realiza un análisis de sensibilidad de diversos parámetros, y se comparan los resultados numéricos obtenidos con los resultados experimentales, obteniendo una buena correlación. Se consiguen modelos de bajo coste computacional para el estudio la evolución del daño y se verifica la coherencia en la forma de la progresión de la delaminación a compresión. Composite material structures have excellent specific mechanical properties. However, damage caused by a low velocity impact could imply a significant decrease in the residual strength, even if such damage is hardly detectable. Such decrease is particularly important under compression loads; as a result, it is necessary to study the response of composite material structures to this type of load. In order to know the residual strength of the structure and, therefore, its tolerance to damage, Compression After Impact (CAI) tests are used. In the literature there are different procedures for performing this type of tests but, in general, they are not suitable for testing thin laminates of composite material. This PhD Thesis analyses the Compression After Impact behaviour of thin laminates. For this purpose, experimental tests and numerical models are carried out. The nature of the problem is better understood through these studies, and a new methodology is proposed to solve the problem of testing thin laminates. Firstly, the low speed impact behaviour of composite laminates is analysed according to the thickness. Additionally, the energy that produces damage near to detectability limit is defined, because of the danger that this type of damage implies to the integrity of the structures. Afterwards, a new CAI device to test thin laminates is designed, consisting of a plurality of protruding elements that stabilize the specimen. This design solution is validated by comparing the experimental results obtained by the developed device, with those obtained with the standard one, for specimens allowed by the standard, that is, greater than 4 mm. Once the new methodology has been validated, its potential for the analysis of thin laminates is evaluated and its range of application is estimated, studying the critical buckling load in relation to the failure load. The aim of having a new device that provides similar results to the usual ones for normal specimens and, simultaneously, improving considerably the experimental results obtained for thin specimens, is achieved. Finally, the behaviour of delamination progression in damaged laminates is analysed in detail, performing compression tests on specimens with artificial defects and using numerical models that consider intralaminar and interlaminar damage evolution. To validate these models, a sensitivity analysis of several parameters is carried out, and the numerical results obtained are compared with the experimental results, finding a good correlation. Low computational cost models with damage evolution are accomplished and coherence in the way of delamination progression under compression load is verified. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial Presidente: Jesús Cuartero Salafranca.- Secretario: Inés Iváñez del Pozo.- Vocal: Javier Toral Vázquez |
| وصف الملف: | application/pdf |
| URL الوصول: | https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=dedup_wf_001::fa45d430ea5f96bf000aeb317c0850c8 http://hdl.handle.net/10016/27332 |
| Rights: | OPEN |
| رقم الانضمام: | edsair.dedup.wf.001..fa45d430ea5f96bf000aeb317c0850c8 |
| قاعدة البيانات: | OpenAIRE |
| الوصف غير متاح. |