El efecto de la geometría del impactador en los patrones de daño generados por impactos de baja velocidad en recipientes de presión compuestos
Autores: Akbarieh, Shiva Rezaei; Ma, Dayou; Sbarufatti, Claudio; Manes, Andrea
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
El efecto de la geometría del impactador en los patrones de daño generados por impactos de baja velocidad en recipientes de presión compuestos
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Hidrógeno
Combustibles fósiles
Emisiones de gases de efecto invernadero
Almacenamiento a alta presión
Recipientes a presión compuestos
Fibra de carbono.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Debido a las preocupaciones ambientales y a las crecientes necesidades energéticas, el hidrógeno se ve cada vez más como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles. Sus ventajas incluyen emisiones mínimas de gases de efecto invernadero (dependiendo de su origen), alta eficiencia y amplia disponibilidad. Se han desarrollado varios métodos de almacenamiento, siendo el almacenamiento a alta presión actualmente uno de los más comunes debido a su rentabilidad y simplicidad. Los recipientes compuestos de alta presión se clasifican como tipo III o IV, siendo el tipo III el que utiliza un revestimiento de aleación de aluminio y el tipo IV el que utiliza un revestimiento de polímero. Este documento investiga los mecanismos de daño en recipientes a presión compuestos de fibra de carbono enrollada sujetos a impactos de baja velocidad, centrándose en dos tipos de impactadores (con diferentes geometrías) con diferentes energías de impacto. La sección inicial presenta pruebas experimentales que capturan diversos modos de fallo (por ejemplo, daño en la matriz, delaminación y rotura de fibras) y cómo las diferentes geometrías de impactadores influyen en los mecanismos de daño de los recipientes compuestos. Se desarrolló un modelo numérico y se validó con datos experimentales para respaldar los hallazgos experimentales, garantizando una simulación precisa de los mecanismos de daño. La investigación luego analiza cómo la forma y el tamaño de los impactadores influyen en los patrones de daño en el recipiente curvo, con el objetivo de establecer una relación entre las características de geometría de los impactadores y el daño, lo cual es crucial para el diseño y las aplicaciones de compuestos de fibra de carbono en una aplicación ingenieril de este tipo.
Descripción
Debido a las preocupaciones ambientales y a las crecientes necesidades energéticas, el hidrógeno se ve cada vez más como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles. Sus ventajas incluyen emisiones mínimas de gases de efecto invernadero (dependiendo de su origen), alta eficiencia y amplia disponibilidad. Se han desarrollado varios métodos de almacenamiento, siendo el almacenamiento a alta presión actualmente uno de los más comunes debido a su rentabilidad y simplicidad. Los recipientes compuestos de alta presión se clasifican como tipo III o IV, siendo el tipo III el que utiliza un revestimiento de aleación de aluminio y el tipo IV el que utiliza un revestimiento de polímero. Este documento investiga los mecanismos de daño en recipientes a presión compuestos de fibra de carbono enrollada sujetos a impactos de baja velocidad, centrándose en dos tipos de impactadores (con diferentes geometrías) con diferentes energías de impacto. La sección inicial presenta pruebas experimentales que capturan diversos modos de fallo (por ejemplo, daño en la matriz, delaminación y rotura de fibras) y cómo las diferentes geometrías de impactadores influyen en los mecanismos de daño de los recipientes compuestos. Se desarrolló un modelo numérico y se validó con datos experimentales para respaldar los hallazgos experimentales, garantizando una simulación precisa de los mecanismos de daño. La investigación luego analiza cómo la forma y el tamaño de los impactadores influyen en los patrones de daño en el recipiente curvo, con el objetivo de establecer una relación entre las características de geometría de los impactadores y el daño, lo cual es crucial para el diseño y las aplicaciones de compuestos de fibra de carbono en una aplicación ingenieril de este tipo.