Modelos de comportamiento frente a deslaminación estática de materiales compuestos de matriz epoxídica y refuerzo de fibra de carbono con grieta asimétrica

Abstract

En esta tesis se ha estudiado el comportamiento a fractura por deslaminación de materiales compuestos de fibra de carbono y matriz epoxi laminados unidireccionalmente y con grietas generadas artificialmente de manera asimétrica, es decir, fuera del plano medio del laminado. Para ello, se han ensayado probetas de dos materiales según las metodologías DCB (Double Cantilever Beam) y ENF (End Notch Flexure). Además, se ha realizado el análisis fractográfico de las superficies de fractura de las probetas y se han apoyado todas las fases de este trabajo con el análisis por el Método de los Elementos Finitos (MEF). Por un lado, se ha verificado que la falta de simetría de la grieta en relación a su posición respecto al plano medio de la probeta, induce un estado mixto de carga I/II en el frente de dicha grieta cuando las probetas se ensayan según el método DCB, y se han desarrollado nuevas formulaciones tanto para el cálculo de la tasa de relajación de energía de deformación crítica total GC, como para el cálculo de sus contribuciones a los modos puros I y II de manera individual, GI y GII. Estos desarrollos permiten predecir el comportamiento a fractura interlaminar en modo mixto I/II de estos materiales compuestos y ponen de manifiesto que el método de ensayo ADCB (Asymmetric Double Cantilever Beam) es una clara alternativa al método de ensayo normalizado, MMB (Mode Mixed Beam), para el modo mixto. Por otro lado, se ha verificado que la falta de simetría de la posición de la grieta en las probetas, no induce un estado mixto de carga I/II en el frente de la grieta cuando las probetas se ensayan según el método ENF (End Notch Flexure), sino que se induce un estado de modo II puro. Por tanto, en estas condiciones de ensayo, se pone en evidencia que el grado de asimetría de la deslaminación inicial no tiene influencia en el estado tensional en el frente de la grieta.