Análisis de Daño y Fallo Progresivo No Lineal a Escala Múltiple para Laminados Compuestos con Agujeros Abiertos
Autores: Shi, Jian; Tong, Mingbo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de Daño y Fallo Progresivo No Lineal a Escala Múltiple para Laminados Compuestos con Agujeros Abiertos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Composite
Material
Daño
Modelo
Progresivo
Fallo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Para estudiar los comportamientos no lineales e interacciones entre los constituyentes de la estructura del material compuesto bajo carga de tracción, se establecieron un modelo de daño multiescala utilizando el método generalizado de celdas (GMC) y un modelo de daño progresivo a nivel de lámina, respectivamente, para laminados compuestos reforzados con fibra con un agujero central, que se basaron en la teoría termodinámica de Schapery (ST) tanto a nivel micro como a nivel de lámina. Una vez que la degradación progresiva no lineal del material de matriz alcanzó el valor límite inferior para el método ST, las fallas de la matriz ocurrieron de manera natural, y la falla de la fibra se determinó mediante el criterio de falla por tensión máxima. Para el modelo de daño progresivo multiescala, se impuso el modelo GMC que consiste en una subcelda de fibra y tres subceldas de matriz en cada punto integral de los elementos de FEM, y las tres subceldas de matriz experimentan una evolución de daño independiente. Las curvas de carga versus desplazamiento y los modos de falla de los laminados con agujero abierto se predijeron utilizando los dos modelos de falla progresiva, y los resultados se compararon con los obtenidos por el modelo de falla progresiva de Hashin-Rotem y los resultados experimentales. Los resultados muestran que el método basado en ST puede obtener los estados de evolución de daño progresivo no lineal y los estados de falla del compuesto tanto a nivel de lámina como a nivel multiescala. Finalmente, también se presentan los contornos de daño y las trayectorias de falla obtenidas.
Descripción
Para estudiar los comportamientos no lineales e interacciones entre los constituyentes de la estructura del material compuesto bajo carga de tracción, se establecieron un modelo de daño multiescala utilizando el método generalizado de celdas (GMC) y un modelo de daño progresivo a nivel de lámina, respectivamente, para laminados compuestos reforzados con fibra con un agujero central, que se basaron en la teoría termodinámica de Schapery (ST) tanto a nivel micro como a nivel de lámina. Una vez que la degradación progresiva no lineal del material de matriz alcanzó el valor límite inferior para el método ST, las fallas de la matriz ocurrieron de manera natural, y la falla de la fibra se determinó mediante el criterio de falla por tensión máxima. Para el modelo de daño progresivo multiescala, se impuso el modelo GMC que consiste en una subcelda de fibra y tres subceldas de matriz en cada punto integral de los elementos de FEM, y las tres subceldas de matriz experimentan una evolución de daño independiente. Las curvas de carga versus desplazamiento y los modos de falla de los laminados con agujero abierto se predijeron utilizando los dos modelos de falla progresiva, y los resultados se compararon con los obtenidos por el modelo de falla progresiva de Hashin-Rotem y los resultados experimentales. Los resultados muestran que el método basado en ST puede obtener los estados de evolución de daño progresivo no lineal y los estados de falla del compuesto tanto a nivel de lámina como a nivel multiescala. Finalmente, también se presentan los contornos de daño y las trayectorias de falla obtenidas.