Conceptos para el Aumento de la Disipación de Energía en Compuestos de CFRP Sujetos a Condiciones de Carga por Impacto mediante la Optimización de Propiedades Interlaminares
Autores: Kuhtz, Moritz; Richter, Jonas; Wiegand, Jens; Langkamp, Albert; Hornig, Andreas; Gude, Maik
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Conceptos para el Aumento de la Disipación de Energía en Compuestos de CFRP Sujetos a Condiciones de Carga por Impacto mediante la Optimización de Propiedades Interlaminares
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Fibra de carbono
CFRP
Propiedades mecánicas
Comportamiento de fallo
Modificaciones de interfaz
Disipación de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) están predestinados para su uso en componentes de alto rendimiento debido a sus superiores propiedades mecánicas específicas. Además, estos materiales tienen la ventaja de que las propiedades del material y, en particular, el comportamiento de fallo pueden ajustarse. Los modos de fallo dominados por la fibra son generalmente frágiles y catastróficos. En contraste, las delaminaciones absorben energía de manera sucesiva y mantienen la integridad estructural en el plano. Investigaciones anteriores han demostrado que se pueden utilizar modificaciones en la interfaz para ajustar selectivamente las propiedades interlaminares, que influyen decisivamente en el comportamiento de delaminación y el comportamiento de fallo asociado de las estructuras. Sin embargo, aún falta un análisis sistemático de las influencias de la posición y las características de las modificaciones de la interfaz en el comportamiento de fallo estructural. Basándose en investigaciones experimentales existentes sobre la disipación de energía de vigas de CFRP sometidas a impactos, se describe aquí el comportamiento de fallo con la ayuda de simulaciones numéricas. El comportamiento de fallo estructural y la disipación de energía se representan en un modelo de análisis de elementos finitos (FEA) tridimensional y parametrizado. Además, los modelos parametrizados se utilizan para maximizar la absorción de energía de la prueba de flexión en tres puntos a través de tres conceptos de modificación de la interfaz. El gran número de parámetros de entrada del modelo requiere una descripción basada en metamodelos de la correlación entre la posición y las características de la modificación de la interfaz y la disipación de energía. Dentro del alcance del presente trabajo, se desarrolla por lo tanto un procedimiento que permite un diseño eficiente de CFRP modificados en la interfaz bajo cargas de impacto.
Descripción
Los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) están predestinados para su uso en componentes de alto rendimiento debido a sus superiores propiedades mecánicas específicas. Además, estos materiales tienen la ventaja de que las propiedades del material y, en particular, el comportamiento de fallo pueden ajustarse. Los modos de fallo dominados por la fibra son generalmente frágiles y catastróficos. En contraste, las delaminaciones absorben energía de manera sucesiva y mantienen la integridad estructural en el plano. Investigaciones anteriores han demostrado que se pueden utilizar modificaciones en la interfaz para ajustar selectivamente las propiedades interlaminares, que influyen decisivamente en el comportamiento de delaminación y el comportamiento de fallo asociado de las estructuras. Sin embargo, aún falta un análisis sistemático de las influencias de la posición y las características de las modificaciones de la interfaz en el comportamiento de fallo estructural. Basándose en investigaciones experimentales existentes sobre la disipación de energía de vigas de CFRP sometidas a impactos, se describe aquí el comportamiento de fallo con la ayuda de simulaciones numéricas. El comportamiento de fallo estructural y la disipación de energía se representan en un modelo de análisis de elementos finitos (FEA) tridimensional y parametrizado. Además, los modelos parametrizados se utilizan para maximizar la absorción de energía de la prueba de flexión en tres puntos a través de tres conceptos de modificación de la interfaz. El gran número de parámetros de entrada del modelo requiere una descripción basada en metamodelos de la correlación entre la posición y las características de la modificación de la interfaz y la disipación de energía. Dentro del alcance del presente trabajo, se desarrolla por lo tanto un procedimiento que permite un diseño eficiente de CFRP modificados en la interfaz bajo cargas de impacto.