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Simulation of interlaminar and intralaminar damage in polymer-based composites for aeronautical applications under impact loading

机译:冲击载荷下航空应用聚合物基复合材料的层间和层内破坏的模拟

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摘要

La aplicación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados mediante fibras largas (FRP, Fiber Reinforced Plastic), está en gradual crecimiento debido a las buenas propiedades específicas y a la flexibilidad en el diseño. Uno de los mayores consumidores es la industria aeroespacial, dado que la aplicación de estos materiales tiene claros beneficios económicos y medioambientales.Cuando los materiales compuestos se aplican en componentes estructurales, se inicia un programa de diseño donde se combinan ensayos reales y técnicas de análisis. El desarrollo de herramientas de análisis fiables que permiten comprender el comportamiento mecánico de la estructura, así como reemplazar muchos, pero no todos, los ensayos reales, es de claro interés.Susceptibilidad al daño debido a cargas de impacto fuera del plano es uno de los aspectos de más importancia que se tienen en cuenta durante el proceso de diseño de estructuras de material compuesto. La falta de conocimiento de los efectos del impacto en estas estructuras es un factor que limita el uso de estos materiales.Por lo tanto, el desarrollo de modelos de ensayo virtual mecánico para analizar la resistencia a impacto de una estructura es de gran interés, pero aún más, la predicción de la resistencia residual después del impacto.En este sentido, el presente trabajo abarca un amplio rango de análisis de eventos de impacto a baja velocidad en placas laminadas de material compuesto, monolíticas, planas, rectangulares, y con secuencias de apilamiento convencionales. Teniendo en cuenta que el principal objetivo del presente trabajo es la predicción de la resistencia residual a compresión, diferentes tareas se llevan a cabo para favorecer el adecuado análisis del problema. Los temas que se desarrollan son: la descripción analítica del impacto, el diseño y la realización de un plan de ensayos experimentales, la formulación e implementación de modelos constitutivos para la descripción del comportamiento del material, y el desarrollo de ensayos virtuales basados en modelos de elementos finitos en los que se usan los modelos constitutivos implementados.
机译:由于良好的特性和设计灵活性,长纤维增强聚合物基复合材料(FRP,纤维增强塑料)的应用正在逐渐增长。航空航天业是最大的消费者之一,因为这些材料的应用具有明显的经济和环境效益,当将复合材料应用于结构部件时,将开始设计程序,将真实的测试和分析技术相结合。开发可靠的分析工具以了解结构的机械性能,并取代许多但不是全部的实际测试是很重要的,平面外冲击载荷对损坏的敏感性是其中之一。在复合结构的设计过程中要考虑的更重要的方面。缺乏对这些结构的冲击影响的知识是使用这些材料的限制因素,因此,开发用于分析结构抗冲击性的虚拟机械测试模型引起了人们的极大兴趣,但是从这个意义上讲,本工作涵盖了低速冲击事件分析的整体范围,这些冲击事件发生在复合层压板(整体,平板,矩形,按顺序排列)中常规堆叠。考虑到当前工作的主要目的是预测残余抗压强度,因此执行了不同的任务以对问题进行充分的分析。开发的主题包括:对影响的分析描述,实验测试计划的设计和实现,用于描述材料行为的本构模型的制定和实现,以及基于模型的虚拟测试的开发。使用已实现的本构模型的有限元。

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