Anar al contingut (clic a Intro)
UdG Home UdG Home
Tancar
Menú

Estudi de la fatiga en materials compòsits

Tesi doctoral de Jordi Llobet Vallejo: "A constitutive model for fatigue and residual strength predictions of composite laminates". Direcció: Dr. Pere Maimí Vert. Departament d'Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial

Les estructures aeroespacials sovint estan sotmeses a càrregues cícliques que, tot i estar molt per sota de la resistència última, poden iniciar la fatiga del material. En aquests casos, la iniciació i propagació d'una esquerda a fatiga pot comprometre la vida útil i la tolerància al dany de l'estructura. La fatiga dels materials compòsits es considera un fenomen relativament complex a escala material, ja que comporta la interacció de diferents mecanismes de dany que apareixen a diferents escales. En general, els compòsits presenten un comportament a fatiga excepcional en comparació amb els seus homòlegs metàl·lics. La substitució d'aliatges metàl·lics per materials compòsits avançats ha estat un gran èxit a la indústria aeronàutica. Malgrat els aparents avantatges dels compòsits en el comportament a fatiga, qüestions com la durabilitat i la predicció de la vida del material romanen sense resoldre's, i han de respondre's de manera clara per a confirmar el seu ús en l'estructura primària d'aeronaus.
A la pràctica, l'estudi de la fatiga en materials compòsits consisteix en l'aplicació de mètodes experimentals coneguts com les corbes S-N. La naturalesa no homogènia i anisòtropa del material generalment comporta la realització d'un gran nombre de proves experimentals per tal de garantir que es compleixin les condicions de seguretat imposades per les autoritats. Al mateix temps, la manca de mètodes experimentals estàndard específicament desenvolupats pels compòsits dona lloc a moltes discrepàncies quan es comparen dades experimentals provinents de diferents laboratoris. El desenvolupament de models constitutius avançats per anticipar la resposta estructural del material sota diferents escenaris de càrrega, té un paper transcendental en la reducció dels costos de desenvolupament associats a la fase de disseny estructural. La implementació de models constitutius avançats dins d'un codi numèric d'elements finits es considera com una excel·lent eina computacional per l'optimització de components estructurals. El repte esdevé la necessitat d'obtenir simulacions numèriques robustes i fiables, de manera que la majoria de proves experimentals es puguin substituir directament per simulacions numèriques.
La present tesi té com a objectiu fer un pas endavant tant en la millora dels mètodes experimentals com en la modelització numèrica dels materials compòsits sotmesos a càrregues cícliques. En el camp experimental, la primera consideració és aprofundir en la comprensió dels mecanismes de dany que controlen el procés de degradació a fatiga i desenvolupar nous mètodes experimentals que permetin avaluar el comportament a fatiga dels compòsits. Aquest objectiu s'aconsegueix realitzant una extensa campanya experimental dissenyada específicament per obtenir dades empíriques que es puguin utilitzar en el marc d'un model constitutiu per la predicció de la pèrdua de propietats mecàniques i de la vida a fatiga. En el camp computacional, es proposa una extensió del model computacional de dany continu desenvolupat durant els darrers deu anys al grup de recerca AMADE. Aquest model constitutiu ha estat validat àmpliament en casos de càrrega estàtics i d'impacte, i en la present tesi, s'actualitza per tal de considerar càrregues cícliques. Per tal de reduir el cost computacional, el model numèric s'implementa mitjançant una estratègia de salt de cicles coneguda com a "cycle jump technique". La resposta del model es valida simulant la degradació progressiva en provetes amb forat i amb doble entalla fabricades mitjançat un laminat quasiisòtrop amb capes de fibra de carboni i resina epoxi.

 

Lectura de tesi: 17/01/2020

Consulta la tesi a TDX: http://hdl.handle.net/10803/670692

Notícies relacionades

Escull quins tipus de galetes acceptes que el web de la Universitat de Girona pugui guardar en el teu navegador.

Les imprescindibles per facilitar la vostra connexió. No hi ha opció d'inhabilitar-les, atès que són les necessàries pel funcionament del lloc web.

Permeten recordar les vostres opcions (per exemple llengua o regió des de la qual accediu), per tal de proporcionar-vos serveis avançats.

Proporcionen informació estadística i permeten millorar els serveis. Utilitzem cookies de Google Analytics que podeu desactivar instal·lant-vos aquest plugin.

Per a oferir continguts publicitaris relacionats amb els interessos de l'usuari, bé directament, bé per mitjà de tercers (“adservers”). Cal activar-les si vols veure els vídeos de Youtube incrustats en el web de la Universitat de Girona.