Resum de la tesi doctoral d'Adrián Ortega Novillo: "Characterization of the translaminar cohesive law". Dirigida per: Dr. Pere Maimí Vert i Dr. Emilio Vicente González Juan. Departament d'Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial
L'excel·lent rigidesa i resistència, respecte al seu pes, dels polímers reforçats amb fibres han portat a un augment del seu ús en estructures que necessiten una reducció de pes. Aquest ha estat especialment el cas de la indústria aeroespacial, on l'ús de materials lleugers afecta significativament el consum de combustible dels avions, resultant en dos avantatges directes: primer la reducció dels costos econòmics dels vols, i segon, la reducció de l'emissió dels gasos causants de l'efecte hivernacle.
Quan un laminat compost de polímer reforçat amb fibres és sotmès a tracció o compressió, aquest desenvolupa una Zona de Procés de Fractura relativament gran, on mecanismes d'enduriment com ara l'esquerdament de la matriu, bridging i pull-out de fibres tenen lloc. La iniciació i propagació del dany estan ben definits des del punt de vista del model cohesiu, tot i que actualment encara no hi ha cap procediment estàndard per caracteritzar la Llei Cohesiva translaminar. La present tesi doctoral proposa un mètode invers per a l'obtenció de la Llei Cohesiva utilitzant únicament un assaig de la proveta Compact Tension.
En primer lloc, s'ha estudiat l'ús de la proveta Compact Tension per determinar les propietats de fractura de laminats ortotròpics. D'aquest estudi ha sorgit una funció del Factor d'Intensitat de Tensions, aplicable a una àmplia gamma de materials ortotròpics. A més, s'han donat algunes recomanacions per a la correcta realització de l'assaig, tenint en compte les propietats del material.
En segon lloc s'ha desenvolupat un model semianalític capaç de reproduir el comportament d'una proveta Compact Tension sotmesa a un desplaçament controlat i a una càrrega corresponent, dins el marc del model cohesiu. El model és capaç de capturar el comportament del material mentre es desenvolupa la Zona de Procés de Fractura, així com obtenir l'evolució de múltiples variables com ara l'obertura d'esquerda i les tensions cohesives, per a qualsevol forma de la Llei cohesiva donada.
En tercer lloc, amb l'ajuda del model anteriorment esmentat, s'ha desenvolupat un algoritme capaç d'obtenir la Llei cohesiva d'un laminat, a partir d'un únic assaig de la proveta Compact Tension. La metodologia per resoldre el problema invers consisteix a definir la Llei cohesiva a mesurar com una funció definida a trossos, composta per trams lineals. L'ample i el pendent de cada tram es varia fins que la corba força-desplaçament s'ajusta millor a la mesurada en l'assaig.
Finalment, el mètode proposat del problema invers s'ha utilitzat per dur a terme una discussió del model cohesiu. En primer lloc, la Llei Cohesiva de diferents laminats híbrids ha estat mesurada, per tal d'estudiar la influència de la seqüència d'apilament en la forma de la Llei Cohesiva obtinguda. En segon lloc, el mètode ha estat aplicat per mostrar la invariabilitat de la Llei cohesiva obtinguda de diferents geometries i mides de provetes.
Lectura de tesi: 20/04/2017, Auditori de l'Escola Politècnica Superior I