Eliminación de singularidades en ensayos estándar de materiales compuestos

Resumen

En muchas situaciones de ensayo de probetas de material compuesto, sobre todo aquellas que necesitan tacos en los extremos de la probeta, aparecen configuraciones de esquinas multimateriales, con cambio brusco de geometría y propiedades mecánicas, donde las tensiones alcanzan valores muy altos y teóricamente se hacen infinitas. Estas intensificaciones de tensiones pueden provocar fallos prematuros o simplemente alteraciones del estado uniforme de tensiones que se pretende generar en la probeta, de manera que la resistencia del ensayo, calculada como una cierta carga dividida por una cierta área de fallo, puede no ser representativa de la resistencia real del material que se pretende determinar.

En el presente trabajo se muestran tres ejemplos prácticos en los que con una adecuada selección de los parámetros geométricos de la configuración de ensayo que no afectan a la determinación de la propiedad a calcular, se pueden eliminar (o disminuir al mínimo posible) las singularidades de tensiones inducidas en dichas esquinas. Los casos analizados son: a) los ensayos de resistencia a la tracción y cortadura (Iosipescu) en probetas bimateriales, b) el ensayo off-axis para la determinación de la resistencia intralaminar a cortadura de materiales compuestos y c) un ensayo de compresión de laminados unidireccionales de gran espesor. En dos de los tres casos se dispone de resultados experimentales y se ha corroborado que la eliminación de las singularidades en las esquinas multimateriales da lugar a valores de resistencia mayores que las obtenidas con las configuraciones originales de las probetas de ensayo.