Caracterización y modelado de la fractura interlaminar en modo I de compuestos de epoxi y fibra de vidrio

MORÁN JUAN IGNACIO; ALVAREZ VERA; CISILINO ADRIÁN

Iguazú

Congreso; 13er Congreso Internacional en Ciencia y Tecnología de Metalurgia y Materiales; 2013

Los tipos de daño que sufren los materiales compuestos son múltiples y complejos. Existen mecanismos de daño intralaminar (agrietamiento de la matriz, rotura de las fibras) e interlaminar (delaminación). Al no ocasionar un fallo estructural catastrófico, muchas aplicaciones toleran la presencia de reducidos niveles de daño distribuido en su rango de trabajo. La delaminación es un evento que ocurre fuera del plano de aplicación de la carga. Este tipo de daño se considera mediante leyes cohesivas. El Modelo de Zona Cohesiva (CZM) describe la resistencia a la propagación de fisuras mediante la hipótesis de que las fuerzas están distribuidas en un área lo suficientemente grande a lo largo del plano de propagación de la grieta. Este modelo permite considerar la pérdida de integridad entre las distintas láminas que conforman el material compuesto. En el presente trabajo se fabricaron placas de materiales compuestos de resina epoxi y fibra de vidrio unidireccional mediante la técnica de moldeo por compresión. Se determinaron las propiedades mecánicas de las placas fabricadas mediante la realización de ensayos de tracción (ASTM D3039). Para la medición del campo de deformaciones se utilizó la técnica de Correlación Digital de Imágenes (DIC). Se realizaron ensayos de fractura interlaminar en modo I, modo II y modo mixto (ASTM D5528 y D6671). Se utilizó el método de elementos finitos para modelar la delaminación de las placas. Se utilizaron elementos cohesivos tipo COH04 y una ley de tracción-separación (Needleman). La interacción entre los modos I y II se modeló una ley potencial. Se obtuvo una buena correlación entre los resultados experimentales y numéricos. Finalmente se realizó un análisis de sensibilidad del modelo computacional a las distintas variables y parámetros utilizados (propiedades del material, ley de tracción separación, densidad de mallado, etc). Este último análisis resulta importante si se desea utilizar el modelo desarrollado con carácter predictivo.