Estudio Micromecánico del Efecto Escala en laminados de Material Compuesto

Resumen

Desde el inicio de la aplicación de los materiales compuestos han ido surgiendo distintas teorías para predecir su comportamiento y fallo. Los autores ya realizaron un estudio previo, analizando a nivel macroscópico de forma teórica y experimental, el fallo de laminados no convencionales variando el espesor de las láminas que los forman, con el fin de evaluar el “efecto escala”, también conocido como “in-situ strength”, presente en ellos. De este estudio se constató la variación de resistencia aparente del laminado con su configuración (efecto escala) y se concluyó que la presencia de láminas con fibras alineadas en la dirección de la carga disminuye dicho efecto.

En este trabajo se va a profundizar en la comprensión del efecto mencionado, realizando un estudio a nivel micromecánico (nivel en el que se generan los daños que conducen a la rotura) del efecto escala con un enfoque energético. Para ello se ha empleado el Método de los Elementos de Contorno (BEM) aplicado a modelos de laminados con secuencia [0, 90_n]_s, donde se ha estudiado la influencia de n en la primera fase de generación del daño, que tiene lugar cuando se produce el despegue entre fibra y matriz. Los modelos desarrollados para contemplar el Efecto Escala son multiescala, involucrando una representación mesomecánica de las láminas del laminado (modeladas como homogéneas) y con celdas de nivel micromecánico en las que se representan separadamente fibra y matriz, teniendo estos modelos por tanto capacidad por un lado para recoger los mecanismos de daño experimentalmente observados y ser capaces por otro de ver la incidencia que el valor de n puede tener en la génesis del daño bajo consideración.