Análisis Comparativo sobre Enfoques de Modelado para la Simulación de Desprendimiento por Fatiga con Modelos de Zona Cohesiva
Autores: Birnie, Johan; Falaschetti, Maria Pia; Troiani, Enrico
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis Comparativo sobre Enfoques de Modelado para la Simulación de Desprendimiento por Fatiga con Modelos de Zona Cohesiva
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Juntas unidas adhesivamente
Industria aeronáutica
Deslaminación por fatiga
Modelo de zona cohesiva
Grosor del adhesivo
Análisis de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Las uniones unidas adhesivamente son esenciales en la industria aeronáutica, ofreciendo beneficios como la reducción de peso y una mayor sostenibilidad. Sin embargo, certificar estas uniones es un desafío debido a los métodos poco fiables para evaluar su resistencia y el desarrollo de modelos predictivos para el deslaminado por fatiga sigue siendo un esfuerzo continuo. Este manuscrito presenta la implementación y validación de un modelo de zona cohesiva para estudiar el deslaminado por fatiga de alta ciclo bajo carga de Modo I y Modo Mixto. El modelo se integró en el software comercial de análisis de elementos finitos Abaqus utilizando una subrutina de material definida por el usuario (UMAT). Se investigaron dos enfoques de modelado: uno reemplazando el adhesivo con una capa cohesiva, y el otro incorporando una capa cohesiva en el plano medio del adhesivo mientras se modelaba su grosor completo, utilizando técnicas tanto 2D como 3D. La validación se llevó a cabo en comparación con datos experimentales de la literatura que examinaron la influencia del grosor del adhesivo en el comportamiento de fatiga en pruebas DCB y CLS. Los hallazgos de este estudio confirman que el modelo predice con precisión el deslaminado por fatiga en todos los casos examinados. Además, el análisis revela que modelar el grosor del adhesivo juega un papel crítico en los resultados de la simulación. Las variaciones en el grosor del adhesivo pueden alterar significativamente el comportamiento del crecimiento de la grieta, destacando la importancia de considerar cuidadosamente este parámetro en futuras evaluaciones y aplicaciones.
Descripción
Las uniones unidas adhesivamente son esenciales en la industria aeronáutica, ofreciendo beneficios como la reducción de peso y una mayor sostenibilidad. Sin embargo, certificar estas uniones es un desafío debido a los métodos poco fiables para evaluar su resistencia y el desarrollo de modelos predictivos para el deslaminado por fatiga sigue siendo un esfuerzo continuo. Este manuscrito presenta la implementación y validación de un modelo de zona cohesiva para estudiar el deslaminado por fatiga de alta ciclo bajo carga de Modo I y Modo Mixto. El modelo se integró en el software comercial de análisis de elementos finitos Abaqus utilizando una subrutina de material definida por el usuario (UMAT). Se investigaron dos enfoques de modelado: uno reemplazando el adhesivo con una capa cohesiva, y el otro incorporando una capa cohesiva en el plano medio del adhesivo mientras se modelaba su grosor completo, utilizando técnicas tanto 2D como 3D. La validación se llevó a cabo en comparación con datos experimentales de la literatura que examinaron la influencia del grosor del adhesivo en el comportamiento de fatiga en pruebas DCB y CLS. Los hallazgos de este estudio confirman que el modelo predice con precisión el deslaminado por fatiga en todos los casos examinados. Además, el análisis revela que modelar el grosor del adhesivo juega un papel crítico en los resultados de la simulación. Las variaciones en el grosor del adhesivo pueden alterar significativamente el comportamiento del crecimiento de la grieta, destacando la importancia de considerar cuidadosamente este parámetro en futuras evaluaciones y aplicaciones.