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Experimento y Simulación Numérica sobre el Comportamiento del Daño de Compuestos Sándwich de Panal bajo Impacto de Baja Energía

Autores: Zheng, Xiaoxia; He, Bohan; Zou, Yu; Yang, Qiao; Cao, Yupeng; Li, Zhiqiang; Han, Yaokun

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Experimento y Simulación Numérica sobre el Comportamiento del Daño de Compuestos Sándwich de Panal bajo Impacto de Baja Energía


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Estructuras compuestas de sándwich de panal
Comportamiento del daño por impacto
Resultados experimentales
Fractura de fibra
Resistencia al daño
Análisis de simulación numérica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Está bien establecido que las estructuras compuestas de sándwich de panal son fácilmente propensas a daños bajo impactos de baja energía. En consecuencia, esto llevaría a una disminución dramática en la capacidad de carga estructural y a una amenaza para la seguridad general. Se llevan a cabo simulaciones experimentales y numéricas para investigar el comportamiento del daño por impacto de las muestras compuestas de sándwich de panal. Se obtienen el modo de daño, los parámetros de daño y las curvas de fuerza de contacto en función del tiempo de tres tipos de materiales de panel con T300, T700 y T800 bajo diferentes energías de impacto de 10 J, 20 J y 40 J mediante el experimento de impacto con peso caído. Además, se utilizan pruebas de correlación de imágenes digitales (DIC) para medir la deformación y la tensión del panel inferior. Los resultados experimentales revelan que el grado de daño aumenta con el aumento de la energía de impacto. En particular, la muestra del panel T300 muestra fractura de fibra visible cuando se somete a una energía de impacto de 40 J. El proceso de impacto implica la fisuración de la matriz, la fractura de fibra y la delaminación del panel superior que ocurren primero, seguidas de un daño por aplastamiento inmediato al núcleo de panal y, finalmente, un ligero daño a la fibra del panel inferior. Debido a su mayor resistencia, la muestra del panel T800 exhibe la mayor resistencia al daño en comparación con las muestras de panel T700 y T300. Para considerar los criterios de fallo microscópico y varios tipos de contacto durante el proceso de impacto, se establece un modelo de elementos finitos de compuestos de sándwich de panal, y se realiza un análisis de simulación numérica de impacto de baja energía para determinar el modo de daño, el tamaño del daño y las curvas de fuerza de contacto. El análisis comparativo demuestra una buena concordancia entre los resultados de la simulación y los experimentales. Los hallazgos de este estudio proporcionan un valioso apoyo técnico para la aplicación generalizada de compuestos de sándwich de panal en el campo de la aviación.

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