Análisis de ensayos DCB mediante diferentes técnicas de modelado

Abstract

En el presente trabajo se realiza un análisis numérico de un típico ensayos usado para estudiar delaminaciones conocido como ensayo de doble viga en voladizo (DCB por sus siglas en inglés), mediante diferentes métodos (VCCT, XFEM, elementos cohesivos) usando el código comercial de elementos finitos Abaqus/CAE. Los resultados obtenidos son validados mediante los resultados experimentales consultados en la literatura. La estructura del documento se basa en capítulos, dedicándose el capítulo dos a los materiales compuestos en general. En este capítulo se abordará una definición de material compuesto junto con sus aplicaciones en la actualidad y una breve clasificación de estos materiales. También se entrará a definir un poco más en detalle las propiedades mecánicas y de fractura del material compuesto simulado en este trabajo. En el capítulo tres se procede a desglosar la metodología seguida en los artículos consultados, de los cuales se obtienen los resultados experimentales que se pasarán a validar posteriormente. Una vez definido todo lo anterior, en el capítulo cuatro se podrán ver los diferentes métodos que se van a utilizar para las simulaciones, explicándose tanto el modelo teórico del método como su implementación en el software. Para concluir se mostrarán los resultados obtenidos en el capítulo cinco y se hará una valoración de los mismos finalizando con unas líneas a modo de conclusión que compondrán el capítulo seis. La novedad del presente trabajo reside en que a pesar de que los métodos numéricos empleados en el mismo han sido ampliamente estudiados, no existe un gran número de investigaciones comparando la eficacia de dichos métodos en la resolución de un problema real. Con la información obtenida de esta investigación se podrán extraer en un futuro interesantes conclusiones para el modelado de problemas más complejos.

In this project a numerical analysis of a tipical tests used to study delaminations, known as Double Cantilever Beam (DCB), is performed using various numerical approaches such as VCCT, XFEM or CZM, also using a commercial code like Abaqus/CAE which implement finite elements. The results are validated using the experimental results extracted from the literature. The structure of the document is based on 6 chapters. The second chapter is about composite materials in general. In this chapter a definition of composite materials and a little classification of this materials are shown. Mechanical and fracture properties of the simulated composite material are collected in this section. In the third chapter can be seen the methodology which follow the papers consulted. This information will be used to validate the numerical results comparing with the experimental results. The diferent methods that will be used for the simulations are explained in the fourth chapter; the theorical model and pre-processing tasks are dealt. Subsequently, in the chapter five the numerical results are discussed. Finally, for the sake of conclusion final reflections about the work developed in this project are showcased in the sixth chapter. This work is relatively novel due to there aren´t a large number of investigations comparing the effectiveness of these methods with real problems. From the information obtained in this research, interesting conclusions might be employed in the future for the modelling of more sophisticated FE models.