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Estudio Numérico de los Efectos Higrotérmicos en la Indentación Inducida por Impacto de Baja Velocidad y su Rebote en Laminados Compuestos

Autores: Yousaf, Muhammad; Zhou, Chuwei; Yang, Yu; Wang, Li

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Estudio Numérico de los Efectos Higrotérmicos en la Indentación Inducida por Impacto de Baja Velocidad y su Rebote en Laminados Compuestos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Impacto de la indentación
Absorción de humedad
Comportamiento de rebote
Condiciones higrotérmicas
Viscosidades
Evaluación de daños por impacto

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se cree que la indentación por impacto es una indicación efectiva de daño por impacto de baja velocidad (LVI) en compuestos de matriz polimérica. Sin embargo, se ha descubierto que una indentación puede rebotar parcialmente con el tiempo. La indentación por impacto y su comportamiento de rebote a lo largo del tiempo se ven significativamente afectados por las condiciones higrotérmicas, especialmente la absorción de humedad. Por lo tanto, una buena comprensión de la indentación por impacto dependiente de la humedad y su comportamiento de rebote es útil para la evaluación del daño por impacto en compuestos. En este artículo, se consideran los efectos de la humedad tanto para el modelo de propiedad transversal intra-laminar como para el modelo de interfaz interlaminar en la simulación de la indentación por impacto. Luego, en estos dos modelos, se introducen viscosidades para representar el rebote de la indentación a lo largo del tiempo. Con el fin de validar los modelos propuestos, se realizaron experimentos de LVI con diferentes energías de impacto en laminados de fibra de carbono/matriz epóxica secos y acondicionados higrotérmicamente. Para las muestras, se midieron las profundidades iniciales de las abolladuras por impacto y sus rebotes a lo largo del tiempo. Se encontró que las muestras en condiciones higrotérmicas tenían abolladuras más profundas en comparación con las secas bajo la misma energía de impacto; y sus rebotes también fueron más significativos. Estos fenómenos se explicaron por el hecho de que la humedad ablanda la epóxica en el compuesto y, al mismo tiempo, eleva su viscosidad. Este fenómeno de indentación y su rebote se simularon en ABAQUS considerando los efectos de la humedad y la viscoelasticidad con subrutinas de material definidas por el usuario. Estos experimentos se simularon utilizando los modelos propuestos, y las predicciones numéricas se ajustaron bien a las observaciones experimentales.

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