Estudio del fenómeno de deslaminación de materiales compuestos carbono/epoxi bajo modo III de fractura y solicitación dinámica.

Resumen

Uno de los problemas más importantes con los que se encuentran los calculistas a la hora de analizar el comportamiento resistente de un elemento que posea como parte de su estructura un material compuesto laminado, es la poca información disponible sobre la resistencia que la matriz, situada entre las diferentes capas, va a oponer al crecimiento de una grieta en su interior. Por este motivo, en los últimos años han aumentado sustancialmente las investigaciones relativas a la fractura interlaminar, en compuestos bajo distintos modos de carga. De los tres modos de fractura puros, con los que se analiza el comportamiento de estos materiales frente a deslaminación por crecimiento de grietas interlaminares, sin ningún género de dudas, es el modo III el que menos se ha estudiado y en el que el desconocimiento es mayor; la causa fundamental ha sido la dificultad que supone adaptar una máquina universal de ensayos para la aplicación de una carga que genere, sobre una probeta, modo III puro. En trabajos previos el grupo de investigación desarrolló el método LHFB (Longitudinal Half Fixed Beam) y comprobó su validez en ensayos estáticos de fractura en este modo III. Pero no se había analizado su utilidad para la realización de ensayos a fatiga. En esta tesis doctoral se ha demostrado que, con ciertas modificaciones del utillaje, se han podido ensayar probetas tipo DCB, con unas dimensiones particulares, a fatiga obteniendo unos resultados satisfactorios. Incluso, se ha comprobado la utilidad del sistema tanto en el caso en el que la carga se aplicase en una única dirección como cuando se aplica en dos direcciones opuestas. También se ha llevado a cabo la comparación del comportamiento a fatiga sobre tres materiales compuestos diferentes, tanto en la matriz como en la fibra constitutiva. Se ha llegado a la conclusión de que un material compuesto con altas propiedades mecánicas tradicionales (módulo, resistencia, etc.) no tiene por qué tener una alta resistencia a fractura interlaminar. También y comparando con trabajos anteriores se ha comprobado que un composite con una superior tasa de relajación de energía en uno de los modos de fractura puede tenerla más baja en otro